giáo trình kiểm định cầu đường

Khi kiểm tra phát hiện các sai lệch lớn của vị trí các bộ phận kết cấu nhịp trên mặt bằng thì cần kiểm toán ảnh h-ởng của các sai lệch đó đến điều kiện chịu lực sự quá tải của các bộ phậ

BÀI 10 : KIỂM ĐỊNH VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG KẾT CẤU CẦU VÀ ĐƯỜNG GIAO THễNG

GS.TS NGUYỄN VIẾT TRUNG - ĐH GTVT)

a kiểm định, đánh giá chất l-ợng kết cấu cầu

* Tác dung của công tác kiểm tra:

Trên cơ sở các số liệu kiểm tra (chẩn đoán kỹ thuật công trình) ng-ời ta có thể đánh giá đ-ợc hiện trạng chất l-ợng công trình, xác định đ-ợc năng lực chịu tải, khả năng tiếp tục sử dụng cũng nh- đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao độ tin cậy và tuổi thọ hoặc đ-a ra những chế độ thay đổi việc khai thác công trình

1.2 một số tiêu chuẩn kỹ thuật có liên quan

2 Quy trình kiểm định cầu trên đ-ờng ô tô 22 TCN 243 - 1998

3 Quy trình kỹ thuật kiểm định cầu đ-ờng sắt 22 TCN 258 - 1999

5 Quy trình thi công và nghiệm thu dầm cầu bê tông dự ứng lực 22 TCN 247 - 1998

6 Quy trình thi công và nghiệm thu cầu cống 22TCN -266- 2000

7 Quy trình thí nghiệm bê tông xi măng 22 TCN 60 - 1984

9 Hàn cầu thép - Yêu cầu kỹ thuật và kiểm tra 22 TCN 280 - 2001

10 Bu lông c-ờng độ cao dùng cho cầu thép 22 TCN 204-91

11 Công trình giao thông trong vùng có động đất – Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 221-95

12 Quy trình thi công và nghiệm thu dầm cầu thép liên kết bằng bu lông c-ờng độ cao 22 TCN 24-84

13 Sơn dùng cho cầu thép và kết cấu thép 22 TCN 235-97

14 Quy trình thí nghiệm độ bền của vật liệu và kết cấu chịu tải trọng động 22 TCN 71-84

15 Sơn cầu thép và kết cấu thép - Quy trình thi công và nghiệm thu 22 TCN 253-98

17 Quy trình thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đá 22 TCN 57 - 84

18 Thí nghiệm xác định c-ờng độ BTXM TCVN 3118 - 1993

19 Bê tông nặng - lấy mẫu, chế tạo và bảo d-ỡng mẫu thử TCVN 3105 - 1993

20 Bê tông nặng – ph-ơng pháp thử độ sụt TCVN 3106 - 1993

21 Quy trình phân tích n-ớc dùng trong công trình giao thông 22 TCN 61 - 84

22 Quy trình thí nghiệm phân tích nhanh thành phần hạt của đất trong điều kiện hiện tr-ờng 22 TCN 66 - 84

29 Thí nghiệm xác định hàm l-ợng SO3 trong xi măng TCVN 141 - 86

30 Thí nghiệm xác định hàm l-ợng mất khi nung xi măng TCVN 144 - 86

33 Đất xây dựng - Ph-ơng pháp chỉnh lý thống kê các kết quả tính chất cơ - lý của đất 20 TCN 74 - 87

34 Đất xây dựng - qui phạm thi công và nghiệm thu TCVN 4447 - 87

2 khảo sát sơ bộ

2.2- công tác đo đạc theo dõi cầu

2.2.1- theo dõi tình hình lòng sông d-ới cầu

Do điều kiện lịch sử để lại, các sông ở miền Bắc th-ờng có đê viền hai bên bờ, các sông ở miền Nam và miền Trung th-ờng không có đê nên n-ớc chảy tràn bờ khi có lũ Điều kiện này ảnh h-ởng

đến chế độ dòng chảy và các hiện t-ợng xói mòn, bồi đắp ở các khu vực cầu với các đặc điểm khác nhau ở mỗi miền đất n-ớc Ng-ời quản lý cầu cần l-u ý vấn đề này

Bình th-ờng lòng sông d-ới cầu ít có biến động, nh-ng những năm gần đây do nạn phá rừng bừa bãi và các biến động thời tiết khiến cho các điều kiện thuỷ văn ở các miền đều khác tr-ớc, gây ra những thay đổi tình hình lòng sông d-ỡi cầu Vì vậy sau hoặc trong những mùa lũ cần phải theo dõi những biến đổi của lòng sông d-ỡi cầu, đặc biệt đối với cầu lớn và cầu trung

Những nguyên nhân làm thay đổi trạng thái lòng sông d-ỡi cầu là:

- Khẩu độ cầu không đủ khả năng thoát lũ

- Công trình điều chỉnh lòng sông không có hoặc không đáp ứng yêu cầu

- Mái dốc đ-ờng vào cầu, nón mố đầu cầu không đ-ợc gia cố đủ mức cần thiết để chống xói

Có thể đo từ kết cấu nhịp hay từ thuyền bằng ph-ơng pháp nào thuận tiện, đủ chính xác Nói chung ở Việt Nam th-ờng đo bằng cách buộc vật nặng Nếu có máy đo sâu bằng thuỷ âm thì hiện đại hơn và nhanh hơn Loại máy này đo thời gian phản hồi của sóng âm thanh phát ra h-ớng xuống đáy sông, từ đó suy ra độ sâu của lòng sông Nếu dùng dây đo thì nên đánh dấu cách quãng 20cm trên dây Để định đúng vị trí điểm đo khi đo từ thuyền có thể căng một dây thẳng ngang sông nếu sông nhỏ hoặc dùng phép đo kiểu toàn đạc với máy kinh vĩ trên bờ và mía dựng trên thuyền Kết quả đo

sẽ đ-ợc vẽ theo dạng mẫu nh- hình vẽ 1.1

2.2.2- đo đạc kích th-ớc hình học

Mục đích công tác này là đo và lập lại các bản vẽ mặt bằng, trắc dọc cầu, các mặt cắt ngang

đặc tr-ng thực tế của cả cầu nói chung cũng nh- của từng bộ phận trong kết cấu nhịp, mố trụ, móng,

đ-ờng đầu cầu, các công trình phụ khác

Phải căn cứ vào các tài liệu mới đo vẽ này các tài liệu thiết kế hoặc hoàn công cũng nh- các tài liệu kiểm định cũ để đánh giá vị trí chính xác của các bộ phận cầu trong không gian và chất l-ợng cầu Từ đó nhận xét các nguyên nhân h- hỏng, sự chuyển vị hay biến dạng của các bộ phận cầu theo thời gian

2.2.2.1- Đo cao độ

Phải cao đạc bằng các máy cao đạc có độ chính xác trung bình, sai số trung ph-ơng ± 4mm trên 1km

Lp=55.0 Lp=55.0

Hình 2.1 Mặt cắt ngang lòng sông d-ới cầu

Đối với những cầu mà qua điều tra phát hiện đang biến dạng lớn và có nhiều nghi vấn cần dùng loại máy cao đạc độ chính xác cao nh- Ni - 004 với sai số trung ph-ơng ± 5mm trên 1 km

Phải đo ít nhất 2 lần từ các cọc mốc khác nhau để giảm sai số Trong số đo đạc cần ghi rõ điều kiện đo: thời tiết, nhiệt độ khí quyển v.v

Các vị trí đặt mia đ-ợc đánh dấu sơn đỏ và ghi chú trong bản vẽ cũng nh- bản thuyết minh công tác cao đạc

Các giàn chủ đ-ợc cao đạc ở mạ giàn th-ợng l-u cũng nh- giàn hạ l-u Mia phải đ-ợc đặt tại các vị trí t-ơng ứng của mọi nút đã đ-ợc đánh dấu tr-ớc bằng sơn Ví dụ: cùng đặt mia lên các tấm nằm ngang của bản cách các dầm ngang sát bản nút giàn

Các tấm bê tông cốt thép đ-ợc cao đạc ít nhất tại 3 mặt cắt đặc tr-ng (giữa nhịp, trên gối) Trong mỗi mặt cắt phải cao đạc 2 điểm bên phía th-ợng l-u và phía hạ l-u

Nếu tại các chỗ dự định đặt mia trên kết cấu nhịp thép mà số l-ợng tấm bản thay đổi khác nhau hoặc có bản đệm khác nhau thì phải ghi chú để xử lý kết quả đo sẽ qui đổi theo cùng một mức chuẩn

Phải cao đạc mọi giàn chủ, dầm phần xe chạy, bệ kê gối, đỉnh 2 ray chính ở các điểm đặc tr-ng đã chọn tr-ớc

Kết quả cao đạc phải đ-ợc vẽ thành bản vẽ trắc dọc Có thể vẽ chập từng cặp các bộ phận giống nhau của phía hạ l-u và phía th-ợng l-u để phân biệt nhận xét sự biến dạng của kết cấu

Căn cứ vào trắc dọc và mặt bằng đã đo vẽ đ-ợc có thể đ-a ra các nhận xét trên cơ sở những gợi

2.2.2.2 Đo vẽ mặt bằng

2.2.2.2.1 Đo vẽ mặt bằng kết cấu nhịp

Để đo vẽ mặt bằng kết cấu nhịp và đ-ờng ray trên đó cũng nh- của mố trụ và đ-ờng đầu cầu, phải dùng máy kinh vĩ có sai số không quá ±15”, th-ớc thép, máy đo dài kiểu ánh sáng

Quy -ớc đo trục dọc kết cấu nhịp là đ-ờng đi qua điểm của hai dầm ngang hai đầu nhịp

Mặt bằng của kết cấu nhịp th-ờng đ-ợc vẽ theo các vị trí tâm nút giàn ở độ cao có mặt phẳng phần xe chạy Khi có điều kiện nên đo cả mặt bằng của hai mặt phẳng biên trên và biên d-ới của giàn Từ đó sẽ phân tích mức độ biến dạng ngang của kết cấu d-ới tác dụng cuả tĩnh tải

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

Khi kiểm tra phát hiện các sai lệch lớn của vị trí các bộ phận kết cấu nhịp trên mặt bằng thì cần kiểm toán ảnh h-ởng của các sai lệch đó đến điều kiện chịu lực (sự quá tải) của các bộ phận kết cấu Riêng đối với cầu giàn có đ-ờng xe chạy d-ới thì phải kiểm tra thêm về khổ giới hạn thông xe

2.2.2.2.2 -Đo vẽ mặt cắt mố trụ, đ-ờng đầu cầu

Yêu cầu đo vị trí các điểm đặc tr-ng để có thể vẽ đúng hình dạng thực tế cơ bản của từng mố trụ trên mặt bằng

Khi đo vẽ cần đối chiếu với các hồ sơ l-u trữ để nhận xét Đối với đ-ờng đầu cầu chỉ cần vẽ sơ hoạ và mô tả nếu có đ-ờng cong

2.2.2.3 - 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, phải đo đạc kích th-ớc mặt cắt ngang thực tế của các bộ phận chịu lực: các thanh giàn chủ, dầm dọc, dầm ngang, hệ liên kết, gối cầu v.v Chú ý ghi rõ chiều dày thép còn lại sau khi bỏ phần rỉ

Tr-ờng hợp có đủ hồ sơ cũ thì chỉ cần đo đạc một số bộ phận nghi ngờ hoặc bị rỉ nặng cần kiểm tra xem xét kết cấu thực có giống với kích th-ớc trong hồ sơ cũ hay không Nếu chúng giống nhau về cơ bản thì không cần đo tỉ mỉ

Dụng cụ đo là th-ớc thép, th-ớc cặp, các th-ớc đo khe hở, dây dọi, ê-ke thép

Đối với kết cấu nhịp bằng bê tông, đá xây, bê tông cốt thép chỉ cần đo tại các mặt cắt đặc tr-ng

đại diện, nh-ng ít nhất cũng phải đo ở mặt cắt giữa nhịp, mặt cắt 1/4, mặt cắt gối Ngoài ra cần phải

đo ở mặt cắt nào đó h- hỏng đến mức có thể ảnh h-ởng xấu đến năng lực chịu tải của kết cấu

Đối với bộ phận bằng thép đã bị cong phải dùng 1 dây thép căng thẳng giữa 2 đầu bộ phận đó rồi đo khoảng cách từ điểm đặc tr-ng trên đoạn cong vênh đến dây thép căng đó Kết quả đo để phục

vụ cho việc tính toán lại bộ phận này

Sai số đo cho phép nh- sau:

+ Đối với kết cấu thép ±0,5mm

+ Đối với kết cấu đã xây, bê tông cốt thép ±0,5cm

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

Kết quả đo phải đ-ợc thể hiện trên các bản vẽ chi tiết, có kèm theo lời chú thích cần thiết

Những chỗ sai lệch lớn về kích th-ớc cong vênh phải đ-ợc đánh dấu bằng sơn đỏ lên kết cấu

và ghi rõ trên bản vẽ

2.2.2.4 Nội dung cơ bản của các bản vẽ kết quả đo đạc

2.2.2.4.1 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

- Dạng mố trụ

- Mặt cắt lòng sông có thể hiện lỗ khoan địa chất(nếu có)

Các kích th-ớc chủ yếu:

- Chiều dài toàn cầu

- Chiều dài kết cấu nhịp của mỗi nhịp

- Chiều dài nhịp tính toán của mỗi nhịp

- Khẩu độ thoát n-ớc

- Chiều cao các thanh đứng của giàn

- Cao độ đỉnh dầm dọc ở 2 đầu, sát với dầm ngang của mỗi khoan giàn chủ

- Cao độ tại các điểm mạ hạ (hoặc mạ th-ợng) của giàn th-ợng l-u và giàn hạ l-u (ở hai

đầu dầm ngang sát bản nút giàn)

- Cao độ đỉnh ray tại các điểm phía trên các dầm ngang

- Cao độ tìm gối ở cao độ kê gối

- Cao độ các đỉnh mũ mối, trụ, độ dốc ở đó

- Cao độ đỉnh t-ờng tr-ớc và đỉnh t-ờng cách mố

- Cao độ vai đ-ờng hai đầu cầu

- Cao độ định chóp nón hai mố

- Chiều dài mố

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

- Cao độ mức n-ớc cao nhất, thấp nhất trong ngày điều tra

- Cao độ mức n-ớc lũ cao nhất lịch sử

- Loại ray, loại tà vẹt trên cầu

- Ghi chú về mốc cao đạc và các cọc mốc định vị đã dùng để đo đạc

1210

Điểm đầu đoạn cong Điểm cuối đoạn cong

6000

5x500 1290

7x500

Hình 1.2 Ví dụ cách đo thanh bị cong vênh

2.2.2.4.2 Bản vẽ bố trí chung mặt bằng

Yêu cầu thể hiện:

- Sơ họa đ-ờng ray hai đầu cầu, trên cầu, đ-ờng công hay đ-ờng thẳng

- Đ-ờng tim dọc hai mố

- Đ-ờng tim gốc (dọc cầu) lấy đ-ờng tim hai mố làm chuẩn để so sánh

- Đ-ờng tim các dầm dọc

- Đ-ờng tim các giàn chủ (mạ hạ và mạ th-ợng)

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

2.2.2.4.3 Bản vẽ mặt cắt ngang các kết cấu nhịp

Yêu cầu thể hiện:

- Cấu tạo mặt cắt ngang kết cấu nhịp ở vị trí đầu kết cấu nhịp 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

- Đối với kết cấu nhịp bê tông cốt thép, đá xây, bê tông cũng phải vẽ mặt cắt đại diện

2.2.2.4.4 Các bản vẽ cấu tạo và kích th-ớc chi tiết của các bộ phận kết cấu nhịp

Cần vẽ riêng biệt giàn nhủ th-ợng l-u và giàn nhủ hạ l-u, bao gồm: Mọi thanh giàn, qui cách các thép hình, thép bản, dạng mặt cắt tổ hợp của chúng, vị trí các chi tiết thép bị cắt đứt, vị trí và qui cách kích th-ớc các bản phủ nối (thép góc nối), cự ly kết quả điều tra bằng cách đục rãnh thăm dò hoặc dùng máy nội soi, nếu có hồ sơ l-u trữ cũng cần ghi rõ)

Cần thể hiện đủ các hình vẽ trên mặt chiếu đứng, mặt bằng và mặt cắt ngang của các bộ phận sao cho đủ cần hco tính toán và đánh giá năng lực chịu tải của chúng

Đối với các thanh trong hệ liên kết dọc và hệ liên kết ngang cũng cần đo vẽ nh- đối với các thanh giàn chủ nh-ng có thể với mức độ sơ sài hơn

2.2.2.4.5 Bản vẽ gối

Yêu cầu thể hiện:

- Kích th-ớc chi tiết mặt bằng các thớt gối

- Chiều dày của thớt gối

- Chiều dài và đ-ờng kính thớt gối

- Chiều dài và đ-ờng kính các con lăn

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

- Cấu tạo gối cao su - thép (nếu có)

- Các kích th-ớc của các bệ kê gối

2.3 Điều tra h- hỏng chung của kết cấu thép và kết cấu liên hợp thép

- BTCT

Công tác điều tra bao gồm các công việc sau:

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

đạc

+ Phát hiện và ghi lại các h- hỏng, khuyết tật hiện có, nhận xét đặc điểm, kích th-ớc, vị trí của chúng, đánh giá tình trạng chịu lực chung của cả cầu theo kinh nghiệm và kiến thức của ng-ời điều tra

+ Xác định c-ờng độ thực tế của bê tông ở từng bộ phận đặc tr-ng của thép, của cốt thép + Tìm hiểu cách bố trí cốt thép thực tế trong bê tông

Các h- hỏng, khuyết tật của kết cấu nhịp thép đ-ợc phân nhóm theo các dấu hiệu sau:

- Dạng bề ngoài của h- hỏng

- Tốc độ phái triển h- hỏng cho đến lúc phái hiện kết cấu

- Mức độ nguy hiểm của h- hỏng

- Vị trí của h- hỏng

- Sự phân bố các h- hỏng (mật độ xuất hiện của chúng)

2.3.1 Nhận dạng các h- hỏng

Theo dạng bề ngoài của h- hỏng, cần phân biệt:

- Sự lỏng các đinh tán, đứt đầu mũ đinh tán

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

- Rỉ thép

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

- Các vết nứt

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

Theo tốc độ phát triển đến giai đoạn nguy hiểm, cần phân biệt:

- Các h- hỏng phát triển một cách tức thời đột ngột (các vết nứt khi phá hoại giàn; sự mất

ổn định và v.v )

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

- Các h- hỏng phát triển dần dần (lỏng bu lông, lỏng đinh tán, rỉ)

Theo mức độ nguy hiểm của h- hỏng, cần phân biệt rỗ các loại:

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

- H- hỏng cơ bản: các h- hỏng mà có thể đột ngột thay đổi tình trạng khai thác bình th-ờng của cầu: ví dụ lỏng đinh tán, rỉ nặng v.v )

- H- hỏng ít nguy hiểm: Các h- hỏng này làm xấu đi các điều kiện khai thác của kết cấu,

có ảnh h-ởng xấu ở mức độ nào đó đến sự phát triển của các h- hỏng khác (ví dụ: sự nghiêng lệch của các con lăn gối cầu)

Theo tầm quan trọng của bộ phận có h- hỏng: Cần điều tra xem h- hỏng là ở bộ phận nào

- Dầm dọc, dầm ngang

- Dầm chủ hoặc giàn chủ

- Hệ liên kết dọc, hệ liên kết ngang

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

- Chất l-ợng chế tạo cấu kiện xấu

- Các lõi 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 trì bảo d-ỡng không đ-ợc thực hiện tốt

- Điều kiện khí hậu khắc nghiệt bất lợi

- Tải trọng quá tải qua cầu

- Khổ giới hạn trên cầu cầu không đủ

- Đặc điểm tác động bất lợi của hoạt tải đoàn tàu

2.3.2 Điều tra các h- 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

2.3.2.1 Đối với thanh giàn

Các h- hỏng mỏi nặng nhất th-ờng xuất hiện trong các thanh chéo gần giữa nhịp của các loại giàn chủ đinh tán Tại đó cần tìm vết nứt mỏi đầu từ vùng ứng suất tập trung cao nhất ở hai mép lỗ hàng đinh thứ nhất và hàng đinh thứ hai đếm từ giữa thanh chéo của giàn Thông th-ờng vết nứt sẽ phát triển theo h-ớng ngang tới trục dọc của thanh giàn, vết nứt sẽ qua các lỗ đinh Đôi khi đầu vết nứt ỏ vị trí khoảng 1/5 đ-ờng kính lỗ đinh dọc theo trục của thanh chéo, h-ớng về đầu thanh

Để điều tra vết nứt mỏi phải kết hợp với việc phát hiện các đinh tán bị hỏng Sự xuất hiện vết nứt mỏi luôn luôn đ-ợc báo tr-ớc bằng hiện t-ợng lỏng đinh tán nối các cấu kiện đó Cần chú ý là trong các thanh chéo và thanh đứng có các đinh tán chịu cắt hai mặt thì ít phát hiện thấy h- hỏng

2.3.2.2 Đối với các thanh của hệ liên kết giữa các giàn chủ

Nên tìm vết nứt mỏi tại các mép lỗ đinh liên kết chúng vào bản nút L-u ý là các h- hỏng này làm cho giao động của hệ liên kết tăng thêm rõ rệt khi tàu chạy qua cầu và ng-ời điều tra có thể dễ dàng phát hiện

2.3.2.3 Đối với các dầm hệ mặt cầu

Cần l-u ý rằng h- hỏng do mỏi là một trong các h- hỏng phổ biến nhất và phát triển mạnh nhất trong dầm dọc, dầm ngang và h-ớng liên kết của chúng với nhau

Vết nứt th-ờng gặp là vết nứt ở cánh nằm ngang của thép góc cánh trên của dầm dọc, nó xuất hiện lúc đầu ở bên d-ới vệt gần sống thép góc này và phát triển theo sống đó rồi thay đổi h-ớng đi ngang với dầm dọc Hiệu quả là cánh thép góc d-ới tà vẹt bị cong vênh rõ rệt Cần phát hiện các h- hỏng nh- vậy ở thép góc phía trong và phía ngoài của dầm dọc có tà vẹt đè lên trên (loại dầm dọc không có tấm bản thép cánh nằm ngang, chỉ có các thép góc cánh) và ở các thanh biên trên cuả những giàn mà tà vẹt kê trực tiếp lên thanh đó

Loại vết nứt mỏi cũng xuất hiện ở bản bụng dầm dọc theo h-ớng nghiêng đi từ mép lỗ đinh của các hàng đinh thứ 2, thứ 3, thứ 4 (đếm từ đinh dầm dọc xuống) của liên kết dầm bụng với thép góc nối thẳng đứng ở đó là hậu quả sự lỏng đinh tán ở liên kết bụng dầm với thép góc liên kết gây ra ứng suất tập trung cao ở mép lỗ đinh Khi tải trọng lặp tác dụng nhiều lần, ở mép lỗ xuất hiện các vết nứt mỏi trong bụng dầm Do đó, yêu cầu khi đi điều tra phải l-u ý phát hiện

Đối với kiểu cấu tạo dầm dọc xếp chồng lên trên dầm ngang nên chú ý phát hiện vết nứt mỏi ở cánh của thép góc cánh trên trong đoạn tựa của dầm dọc lên dầm ngang và đoạn tựa của dầm ngang lên dầm chủ (nh- ở giàn VN64 ) Cần l-u ý đây là kiểu cấu tạo có tuổi thấp và độ chịu mỏi thấp

Đối với các giàn liên kết bằng bu lông c-ờng độ cao cũng nên chú ý phát hiện vết nứt ở liên kết của dầm dọc với dầm ngang, đặc biệt là khi cấu tạo không có bản gá Các đinh tán và bu lông c-ờng độ cao có thể bị phá hoại ở các hàng đinh, bu lông phía trên và phía d-ới của thép góc liên kết với bụng dầm ngang, ở đó đinh bị nhô đầu do mô men uốn tác dụng trong liên kết

2.3.2.4 Đối với các kết cấu nhịp hàn và kết cấu nhịp đã được tăng cường bằng hàn (đặc biệt là hàn và tán trong thời gian chiến tranh)

cần l-u ý tìm vết nứt do mỏi xuất hiện trong các mối hàn và trong thép cơ bản quanh đó, đặc biệt là mối hàn ở vùng ứng suất tập trung cao do ngoại tải và nơi có ứng suất d- do hàn gây ra Cũng nên tìm vết nứt mới ở các chỗ có thay đổi đột ngột mặt cắt nh- do cắt bớt tập bản thép,

do hàn táp thêm bản thép, do hàn s-ờn tăng c-ờng đứng, hàn dầm ngang

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

H×nh 2.7 VÕt nøt do

mái ë thÐp gãc c¸nh

Hình 2.8 Vết nứt do mỏi ở thép góc đứng liên kết dầm dọc với dầm ngang

1 Dầm dọc; 2 Dầm ngang; 3 Vết nứt

2.3.2.6 Đối với thép góc cánh d-ới và giữa bụng dầm dọc cũng cần phát hiện vết nứt mỏi từ mép lỗ

đinh hoặc ở vùng tập trung ứng suất pháp mà có hiện t-ợng rỉ rõ rệt hoặc các h- hỏng về mặt cơ học

2.3.2.7 Đối với thép góc đứng liên kết dầm dọc với dầm ngang nên tìm vết nứt mỏi ở góc của nó,

đặc biệt là không có bản gá hoặc bản gá quá yếu Nguyên nhân vết nứt mỏi này là do thép góc liên kết bị truyền lực dọc quá lớn từ các dầm dọc đến trong khi các dầm dọc làm việc chung với các thanh biên của giàn chủ Một nguyên nhân khác là do mô men uốn lớn ở chỗ liên kết với dầm ngang

Đối với kết cấu nhịp dài trên 80m nên tìm thêm các vết nứt mỏi trong thép góc cánh d-ới của dầm ngang nhiều nhịp Nguyên nhân cơ bản của nứt là do quá tải về mức độ làm việc chung của dầm

hệ mặt cầu với thanh biên giàn chủ Hiện t-ợng này th-ờng gặp ở các kết cấu nhịp nào không có chỗ cắt đứt dầm dọc

Khi điều tra cần l-u ý là trong các thanh đứng của giàn và các cấu kiện khác chịu tải trọng cục

bộ thì mức tăng của các h- hỏng mới sẽ nhanh hơn so với dầm ngang Nh- vậy, khi điều tra xét khả năng cho đoàn tàu nặng qua cầu cần phải l-u ý rằng càng tăng tải trọng trục xe thì càng làm giảm tuổi thọ của các cấu kịên chịu tải trọng cục bộ

2.3.2.8 Dấu hiệu bề ngoài để dễ nhận biết về nút mỏi là các dấu hiệu rỉ màu nâu đen và lớp rạn nứt

của lớp sơn phủ

Có thể dùng máy dò siêu âm, máy Rơn ghen và máy dò kiểu từ điện để dò các vết nứt rạn này

Trong điều kiện thì sát có thể dùng các dụng cụ đơn giản: Trên đoạn mà quan sát thấy nghi ngờ thì cần cạo sạch hơn vào vết rỉ, đánh sạch bằng giấy nhám rồi bôi nhanh dung dịch 10-15% axit nitoric lên bề mặt, sau đó rửa bề mặt bằng n-ớc, làm khô rồi dùng kính lúp phóng đại để tìm và dò

vết nứt Đôi khi có thể dùng đục nhỏ, sắc để bạt đi một lớp phôi mỏng trên bề mặt dọc theo đ-ờng nứt lờ mờ để phát hiện kỹ hơn Cũng có thể dò theo đ-ờng nứt với một mũi kim nhọn cứng

Có thể dùng dung dịch chất nhờn màu đỏ dò vào vùng nghi ngờ, dung dịch này sẽ thấm sâu vào và đi lan theo vết nứt, giúp cho ng-ời điều tra dễ phát hiện vết nứt hơn

2.3.3 Điều tra các h- hỏng do rỉ

2.3.3.1 Cần phân biệt hai dạng rỉ là:

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

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

Loại rỉ bề mặt th-ờng có chủ yếu ở thanh biên giàn chủ và bản cánh các dầm dọc, dầm ngang, các thanh của hệ liên kết giữa các giàn chủ hoặc giữa các dầm dọc

Cần phát hiện các vết rỉ cục bộ ở các cấu kiện phần xe chạy Đối với dầm dọc nên tìm vết rỉ cục bộ ở bản nằm ngang cánh trên hoặc cánh nằm ngang của thép, góc cánh trên tại chỗ chúng tiếp xúc với tà vẹt Nơi đó lớp sơn th-ờng bị hỏng sớm và có độ ẩm l-u cữu

2.3.3.2 Đối với các kết cấu nhịp có đ-ờng xe chạy trên: Các thanh và nút giàn này th-ờng bị nhiễm

rác bẩn và bị rỉ nặng hơn so với các kết cấu nhịp có đ-ờng xe chạy d-ới (cùng có mặt cầu trần)

Trong kết cấu nhịp chạy d-ới có mặt cầu trần thì các bộ phận ở thấp hơn mặt xe chạy th-ờng bị

rỉ nặng hơn và phải kiểm tra kỹ

2.3.3.3 Trong các nút của hệ liên kết dọc nối với thanh biên giàn chủ và với dầm dọc th-ờng bị rỉ do

bẩn rác đất Cần điều tra mức độ rỉ của các dầm ngang theo các vị trí th-ờng xuất hiện là:

- ở bản cánh và bản cánh d-ới trên đoạn nối dầm ngang với bản nút nằm ngang của hệ liên kết dọc giữa hai giàn chủ

- ở bên d-ới vị trí ống n-ớc thải từ toa tàu

Đôi khi tại các vị trí đó có vết rỉ ăn thủng hết độ dày bản thép

2.3.3.4 Trong kết cấu có b-ớc đinh tán liên kết lớn hơn 160-200 mm thì giữa các bộ phận không

đ-ợc liên kết chặt chẽ khiến cho rỉ dễ giàng xuất hiện và phát triển, đôi khi rỉ nặng đến mức các sản phẩm rỉ tr-ơng nở ra làm cong phình một số đoạn chi tiết thép góc, làm đứt đầu đinh tán

Khi điều tra cần tìm và mô tả loại h- hỏng nói trên

2.3.3.5 Trong các kết cấu nhịp giàn chạy d-ới cấn xem xét phát hiện các vết rỉ ở các thanh của hệ

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

Cần l-u ý sự phát triển của rỉ trên các bề mặt tiếp xúc có thể ăn mòn làm mủn các cấu kiện

đ-ợc nối với nhau Nguyên nhân là do các sai sót về cấu tạo ở các loại giàn cũ nh- các khe hở quá nhỏ, có các hốc lóm chứa rác bẩn và đọng n-ớc, b-ớc đinh quá dài

Đối với các loại giàn cũ có các thanh chéo bằng thép hoặc thép góc mà đầu của chúng kép hai bên s-ờn đứng của thanh biên giàn th-ờng bị rỉ ở chỗ nối vào s-ờn đứng đó

H- hỏng rỉ loại này có thể tìm thấy ở các thanh biên d-ới của giàn chủ, ở đó trong các tập bản thẳng đứng có các đinh tán cách xa nhau và trong thanh chéo của hệ liên kết dọc gồm hai thép góc cũng th-ờng có b-ớc đinh quá dài Các giàn Pigcau cũ do Pháp để lại th-ờng có vết rỉ này

2.3.3.6 Ghi chép mô tả

Yêu cầu khi điều tra các chỗ rỉ phải ghi chép, mô tả, thể hiện trên bản vẽ sơ họa, đo chiều dày bản thép còn lại sau khi đập bỏ lớp rỉ để lấy số liệu phục vụ việc tính lại kết cấu

Khi cần thiết có thể lấy mẫu sản phẩm rỉ đem về phòng thí nghiệm để phân tích hoá học

2.3.4 Điều tra các h- hỏng về mặt cơ học và phá hoại dòn

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

Khi điều tra cần phân biệt các dạng h- hỏng cơ học sau đây:

2.3.4.1 Đối với các bộ phận bị va đập phải điều tra kỹ tìm vết nứt ở vùng bị va đập trực tiếp và vùng

bị biến dạng c-ỡng bức Trong các bộ phận bị cong vênh th-ờng có ứng suất d-, nếu có là bộ phận chịu nén mà lại cong vênh thì khả năng chịu lực sẽ giảm nhiều do bị uốn dọc

Các chỗ cong vênh đ-ợc đo theo chỉ dẫn ở mục 2.2.2.4

Nếu đ-ờng tên của chỗ cong vênh ỏ cấu kiện bị nén lớn hơn 1/7 bán tính quán tính mặt cắt trong mặt phẳng cong vênh, còn trong cấu kiện bị kéo mà đại l-ợng nói trên lớn hơn 1/10 chiều cao mặt cắt thì phải tính toán lại xem có cho phép để nguyên sự công vênh mà vẫn cho thông xe hay không Nếu không đ-ợc thì cần kiến nghị về việc tăng c-ờng sửa chữa và theo đặc biệt ngay

2.3.4.2 Cần đặc biệt l-u ý các thanh bị nén ở mặt cắt tổ hợp mà bị h- hỏng cong vênh đồng thời ở hệ

thanh giằng, bản giằng giữa các nhánh của cấu kiện Phải tính toán lại ngay và nếu phải gia cố ngay

2.3.4.3 Các h- hỏng do phá hoại dòn rất ít gặp ỏ n-ớc ta vì không có nhiệt độ ẩm nh-ng khi điều tra

các kết cấu thép đ-ợc hàn nối hoặc hàn vá có thể phát hiện vết nứt do công nghệ hàn kém chất l-ợng,

đặc biệt là do dùng thép hình, thép bản chế tạo từ loại thép sôi của Liên Xô (cũ) Loại thép này không chịu hàn Sự phá hoại dòn xảy ra là do phát triển tức thời các biến dạng dẻo không thể hiện rõ rệt

2.3.5 Đối với dầm thép liên hợp bản bê tông cốt thép

Khi điều tra dầm thép liên hợp bê tông cốt thép, ngoài ra các vấn đề giống nh- đối với dầm thép, cần điều tra trạng thái liên kết giữa bản bê tông cốt thép với thép, các chỗ nứt vỡ, nhũ vôi ở bề mặt đáy bản bê tông cốt thép và các h- hỏng khác

Đối với các dầm có chiều cao lớn, có thể xuất hiện các chỗ phình cong ở bản bụng do biến dạng hàn khi chế tạo nếu điều tra thấy đ-ờng tên của phình này lớn qua 15-20mm thì làm thêm các s-ờn tăng c-ờng ngang

2.4 Điều tra các hư hỏng chung của các kết cấu nhịp bằng bê tông, đá xây, bê tông cốt thép

Các dạng h- hỏng th-ờng gặp cần phải điều tra là: Các vết nứt rạn, sứt vỡ bê tông, bong lớp bê tông bảo hộ cốt thép, rỗ bề mặt bê tông, hỏng lớp cách n-ớc v.v

Trong kết cấu bê tông cốt thép th-ờng, cần tìm vết nứt ở vùng chịu kéo khi ứng suất lón hơn c-ờng độ tính toán của bê tông, l-u ý rằng độ rộng vết nứt là 0,2mm là đã đ-ợc qui trình thiết kế cho phép

Các vết nứt trong dầm bê tông cốt thép dự ứng lực cần l-u ý hơn, đặc biệt dầm có cốt thép dự ứng lực dạng bó sợi thẳng, bó sợi xoắn, sợi đơn hoặc cáp

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

Phải phân tích các vết nứt đã phát hiện đ-ợc để xác định ảnh h-ởng đến năng lực chịu tải và tuổi thọ của kết cấu có xét đến khuynh h-ớng phát triển của chúng

2.4.1 Phân loại các vết nứt (hình 2.9)

2.4.1.1.Vết nứt co ngót

- Th-ờng xuất hiện trong lớp bề mặt của bê tông do quá trình co gót không đều

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

- Dấu hiệu đặc tr-ng của vết nứt co ngót lá chúng phân bổ ngẫu nhiên kp định h-ớng, chiều dài ngắn và nhỏ li ti

- Các vết nứt co ngót có thể phát triển thành các vết nứt do lực

A - A

9

2 7 8

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

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

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

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

Hình 2.10 Các dạng vết nứt trong cầu vòm BTCT

2.4.1.3 Vết nứt nghiêng

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

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

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

- Trong các dầm giản đơn thì trong quá trình khai thác, các vết nứt này có thể khép lại

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

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

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

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

- Xuất hiện ngay trong những năm đầu khai thác cầu

- Nguyên nhân là do biến dạng ngang lớn khi dự ứng lực nén mạnh bê tông và do co ngót bị cản trở

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

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

2.4.1.8 Vết nứt nằm ngang ở đoạn đầu bê tông nhịp

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

2.4.1.9 Vết nứt ở bên trên thớt gối

- Nguyên nhân là do cấu tạo cốt thép đặt ở đầu dầm không đủ và cấu tạo đầu dầm không hợp

lý (neo đặt quá sát nhau, thớt gối ngắn v.v )

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

- Sự làm việc của thớt gối có ảnh h-ởng đến loại vết nứt này

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

2.4.1.10 Vết nứt trong cầu vòm bê tông cốt thép

- Xuất hiện trong các cột, thân vòm

- Trong các đầu đá xây và cầu bê tông kiểu vòm th-ờng có vết nứt ở chân vòm và đỉnh vòm

- Trong các hệ siêu tĩnh ngoài bằng bê tông, bê tông cốt thép hay đá xây còn có các vết nứt

do lún hay biến dạng của mố trụ

2.4.2 Để đánh giá ảnh h-ởng vết nứt đến năng lực chịu tải và tuổi thị kết cấu, làm rõ nguyên nhân

xuất hiện vết nứt, cần phải có các số liệu điều tra về độ rộng vết nứt và sự biến đổi độ rộng đó, đặc

điểm bố trí các vết nứt, chiều dài vết nứt, trạng thái chung của cả công trình

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

Độ rộng vết nứt đ-ợc đo bằng kính phóng đại có vạch chia độ Vị trí đo phải đánh dấu cố định

để theo dõi lâu dài và đo lại khi cần

Cần quan tâm sát sự tiến triển của vết nứt trên kết cấu bằng cách nh- sau:

Khi điều tra bê tông cốt thép, bê tông, đá xây cần đặc biệt xem xét đánh giá chất l-ợng chế tạo kết cấu

2.4.3 Đối với các h- hỏng không nhìn thấy đ-ợc (rỗng, rỗ, bong lớp bảo hộ v.v ) có thể phát hiện

bằng ph-ơng pháp đơn giản là dùng búa gõ Nếu đập búa vào bê tông tốt thì âm thanh đanh, vang dội Nếu đập vào bê tông có rỗ, rỗng xốp, phân lớp thì có tiếng đục, tắt ngay

Khi điều tra cần xem xét tình trạng hệ thống thoát n-ớc và lớp cách n-ớc mặt cầu Nếu chúng còn tốt thì đảm bảo đ-ợc tuổi thọ Nếu ng-ợc lại thì n-ớc sẽ thấm qua bê tông, kiềm hoá đá xi măng

và gây rỉ cốt thép

Có thể dễ giàng phát hiện vùng h- hỏng lớp cách n-ớc nhờ các nhũ vôi xuất hiện trên bề mặt

đáy bản máng ba lát hay bề mặt bụng dầm

Biến dạng của kết cấu nhịp dự ứng lực chịu ảnh h-ởng lớn của co ngót và từ biến bê tông, sự có mặt của vết nứt, sự h- hỏng ỏ mấu neo cốt thép dự ứng lực v.v Muốn đánh giá đúng các ảnh h-ởng này phải định kỳ cao đạc lại kết cấu nhịp So sánh các kết quả cao đạc và các kết quả kiểm tra định

kỳ có thể rút ra đ-ợc thông tin quan trọng về sự thay đổi tình trạng chịu lực mà đánh giá độ tin cậy

và tuổi thọ kết cấu

2.5 - Điều tra các liên kết trong kết cấu thép và bê tông cốt thép

Các dạng liên kết th-ờng gặp trong cầu thép là liên kết đinh tán, bu lông, hàn, bu lông c-ờng

độ cao Các dạng liên kết th-ờng gặp trong cầu bê tông cốt thép là liên kết hàn cốt thép chờ, bản thép chờ rồi bịt mối nối, liên kết có cốt thép dự ứng lực ngang cầu hay dọc cầu

Khi điều tra cần l-u ý xem xét các liên kết này vì đó là nơi dễ phát sinh h- hỏng nhỏ do các thiết kế cũng nh- lỗi thi công và khai thác

2.5.1 Điều tra liên kết đinh tán

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

Khi điều tra cần l-u ý sự lỏng đinh tán th-ờng do hiện tr-ợt t-ơng đối giữa bộ phận đ-ợc nối ghép với nhau bằng đinh tán Mức độ tr-ợc trên các mặt tiếp xúc phụ thuộc vào c-ờng độ vận chuyển của các đoàn tàu, trạng thái ứng suất trong liên kết, đặc điểm rung động của đoàn tàu

Mức độ lỏng đinh tán ở một số đinh trong vùng đang điều tra cần coi đó là một h- hỏng nghiêm trọng sẽ làm tăng tác dụng động học lên các bộ phận đ-ợc nối ghép làm tăng biến dạng của liên kết và các kết cấu nói chung, ứng suất tập trung quanh mép đinh có thể bị tăng đến vài lần so với ứng suất trung bình Do đó tăng nguy cơ xuất hiện vết nứt do mỏi, đặc biệt là ở các cấu kiện chịu lực

đổi dấu do tải trọng lặp hoặc chịu ứng kéo thay đổi Nh- vậy khi điều tra thấy lỏng đinh tán phải dự kiến đến sự phá hoại nơi của cấu kiện hiện đ-ợc nối ghép bởi các đinh tán đã lỏng đó

Các cầu càng lâu năm càng có nguy cơ lỏng nhiều đinh tán vì quá trình lỏng đinh tán là quá trình kéo dài

Trong liên kết có đinh tán lỏng thì đặc điểm truyền ứng lực cũng bị thay đổi Do lỏng đinh tán

mà mép lỗ đinh bị khí ẩm xâm thực vào cùng các loại chất ăn mòn gây ra rỉ và làm tăng sự phát triển của các vết nứt mỏi và vết nứt mỏi rỉ ở các mép lỗ đinh Cần dùng kính lúp để tìm các vết nứt ở

đó

Đối với các giàn chủ tán đinh nên tìm các đinh tán bị lỏng ở liên kết của các thanh chéo (đặc biệt là các thanh chéo ở khoảng giữa nhịp) và các thanh treo nối với bản nút trên, ở liên kết của các thanh trong hệ giằng liên kết dọc hoặc giằng liên kết ngang giữa các giàn chủ, ở các chỗ giao nhau của các thanh bụng của giàn chủ và của hệ giằng liên kết

Tại chỗ nối các thanh chéo và thanh đứng vào nút d-ới của giàn chủ rất ít gặp các đinh tán bị lỏng yếu

Đối với các dầm hệ mặt cầu, nên tìm đinh tán lỏng ở chỗ liên kết dầm dọc với dầm ngang (đặc biệt là nếu ở đó không có bản cá), ở chỗ liên kết góc cách trên với bản bụng của dầm dọc, ở các thanh của hệ giằng liên kết giữa hai dầm dọc

Cần chú ý mức độ phát hiện mức độ lỏng không đều giữa các đinh trong nhóm đinh Các đinh

ở hàng ngang ngoài cùng chịu lực nhiều nhất sữ bị yếu tr-ớc Các đinh tán chịu cắt một mặt th-ờng sớm bị lỏng hơn các đinh tán chịu cắt hai mặt Một số đinh tán có thể bị đứt mất mũ đinh

2.5.1.2 Để phát hiện đinh tán lỏng thoạt tiên quan sát, sau đó nghi ngờ thì dùng búa gõ:

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

đinh lỏng

- Dùng búa 0,2kg gõ nhẹ đầu mũ đinh nếu nghi ngờ thì đặt đầu ngón tay ở đầu mũ đinh phía

đối diện và gõ búa lại lần nữa Nếu đinh tán lỏng thì sẽ cảm thấy đầu mũ đinh bị lắc ngang nhẹ bên d-ới ngón tay

- Cũng có thể kết hợp nghe âm thanh xuất hiện khi đập nhẹ búa vào đinh nếu đinh lỏng thì nghe thấy âm thanh đục

Sau khi phát hiện các đinh tán bị lỏng yếu, đánh dấu sơn và ghi vào phiếu theo dõi cầu yêu cầu thay ngay các đinh đó bằng bu lông có c-ờng độ cao có kích th-ớc Nh- vậy giảm đ-ợc ứng suất tập trung quanh lỗ đinh và làm chậm lại quá trình lỏng dần đi của các đinh khác xung quanh

Trong bảng 1-1 và hình 1-11 mô tả tóm tắt các h- hỏng đinh tán th-ờng gặp và mức sai hỏng cho phép, nguyên nhân xuất hiện để gợi ý cho cán bộ điều tra

2.5.2 Điều tra liên kết bu lông

Do có độ chênh đến 1mm giữa đ-ờng kính lỗ và đ-ờng bu lông nên bị biến dạng tr-ợt lớn và chỉ có ở các kết cấu tạm thời Việc điều tra các liên kết này chủ yếu là xem tình trạng lỏng đai ốc và

rỉ ăn mòn bu lông

Đối với liên kết bằng bu lông tinh chế và chốt hịên có ở các giàn T66, VN64, VN71, cần điều tra theo các nội dung nh- đối với liên kết đinh tán và thêm nội dung điều tra về đai ốc, mức xiết chặt

đai ốc mức độ rỉ của bu lông và chốt

2.5.3 Điều tra liên kết bu lông c-ờng độ cao

Cần điều tra mức độ ép chặt khít giữa các tập bản thép bằng độ th-ớc thép lá đo khe hở và quan sát Kiểm tra trạng thái các bu lông đai ốc các vòng đệm Chú ý tìm các h- hỏng điển hình nh-:

+ Các tập bản không đ-ợc ép khít với nhau

+ Lực căng bu lông không đủ yêu cầu của đồ án

+ Có vết nứt trong bu lông và đai ốc

+ Có vết dập ở vòng đệm và đai ốc

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

Để kiểm tra lực căng bu lông c-ờng độ cao phải dùng loại cờ lê đo lực có gắn đồng hồ chuyên dụng Nếu liên kết có ít hơn 5 bu lông thì kiểm tra tất cả nếu có từ 5-20 bu lông thì kiểm tra 5 bu lông Nếu số bu lông trong liên kết đ-ợc chọn để kiểm tra là nhiều 20 thì kiểm tra 25% số l-ợng bu lông đó

Mô tả h- hỏng Hình vẽ Sai số cho phép Nguyên nhân

Đinh tán yếu, bị rung

lắc khi đập búa 0,2 kg I Không

Lực đinh tán yếu, nhiệt độ nung nóng

đinh không đủ, các tập bản cánh ch-a

đ-ợc ép chặt khít khi tán đinh

Mũ đinh bị nứt II Không Chất l-ợng thép của đinh tán xấu Đinh bị đốt nóng quá lúc tán

Mũ đinh không tỳ sát

vào bề mặt bản thép III d Ê 0,22mm ép búa đỡ không chặt khi tán đinh Có

gờ v-ớng ở chỗ đáy mũ đinh

Chiều dài thân đinh không đủ

Mũ đinh bị khuyết ở

Chiều dài thân đinh không đủ

Mũ đinh bị lệch tâm VIII 15da Ê 0,1d Ep búa không đúng khi tán đinh

Mũ đinh quá bé IX a+bÊ0,1d

cÊ0,5d Chiều dài phôi đinh thiếu Lực ép búa yếu

Có gờ quanh mũ đinh X a Ê 3mm

d = 1-3mm Chiều dài phôi đinh quá thừa Vết rạch mặt kim loại XI d Ê 5mm Kỹ thuật tán đinh kém

Mũ đinh bị rách vết XII d Ê 2mm Kỹ thuật tán đinh kém

2.5.4 Điều tra liên kết hàn

Trên đ-ờng sắt có nhiều cầu cũ mà trong chiến tranh đã đ-ợc sữa chữa khôi phục tạm thời bằng các liên kết hàn Nhiều cầu mới làm cũng có sử dụng liên kết hàn Nh-ng do công nghệ hàn và kiểm tra mối hàn ch-a tốt nên có thể xuất hiện các vết nứt mối hàn Khi điều tra cầu thép cũ có liên kết hàn cần đặc biệt chú ý các vết nứt hàn nói trên

Các vị trí th-ờng xuất hiện vết nứt moitr các mối hàn cầu thép là:

- Mối hàn liên kết các s-ờn tăng cứng với bản bụng của dầm đặc

- Các mối hàn đối đầu

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

Cần đặc biệt điều tra các dầm thép hình I, đã đ-ợc dùng làm dầm liên hợp, dầm I chồng và thép bản đã dùng để hàn vá cấu kiện cầu Có thể chúng đ-ợc chế tạo bằng loại thép sôi, không chịu hàn, dễ bị phá hoại dòn ở mối hàn H- hỏng này nguy hiểm bởi vì nó xuất hiện ngay khi biến dạng còn nhỏ trong phạm vi làm việc đàn hồi

e) d) c)

2.5.4.1 Các vết nứt trong mối hàn và trong thép kết cấu quanh đó có thể xuất hiện do chất l-ợng

xấu của thuốc hàn, do bẩn các mép chuẩn bị hàn với nhau, do xỉ hàn lẫn vào mối hàn Các vết nứt th-ờng ở gần rãnh cắt, gần chỗ mà mối hàn không thấu, ở các chỗ thay đổi mặt cắt đột ngột Khi

điều tra thấy vết nứt ỏ mối hàn phải đánh dấu sơn và yêu cầu mài tẩy mối hàn đi rồi hàn lại cho đảm bảo chất l-ợng

2.5.4.2 Những chỗ mối hàn không ngấu (hình 1-12c), là nơi có hiện t-ợng không nóng chảy cục

bộ

Giữa mối hàn và thép kết cấu hoặc giữa các lớp mối hàn lần l-ợt nhiều lớp H- hỏng này có thể làm giảm yếu mặt cắt mối hàn đến hơn 50% và điều tra kỹ lấy số liệu cho việc tính toán lại kết cấu cũng nh- kiến nghị việc sửa chữa Một nguyên nhân của h- hỏng này là do không làm sạch kỹ các mép chuẩn bị hàn hoặc do hàn quá nhanh

2.5.4.3 Các rìa xờn mối hàn (hình 2-12d)

Nguyên nhân là do kim loại nóng chảy bị tràn ra khỏi vị trí mối hàn rồi lan ra phần thép kết cấu ch-a bị nung nóng lên quanh mối hàn Cần kiểm tra kỹ các ria xờm mối hàn vì chúng th-ờng th-ờng kèm theo hiện t-ợng hàn không thấu và các rãnh cắt Khi que hàn nóng chảy quá nhanh thì một vài chỗ thép kết cấu ch-a kịp nóng chảy và bị các ria xờm mối hàn cho lấp các chỗ hàn không thấu ở mép cấu kiện Hiện t-ợng này cũng có thể do que hàn di động lệch ra trục mối hàn, l-ợng kim loại nóng chảy thừa và xỉ hàn sẽ lẫn vào mối hàn

Khi điều tra phát hiện và yêu cầu hàn lại cần nhắc nhở việc chọn đúng nhiệt độ khi hàn Để tạo

ra sự chuyển biến đều đặn phải rà hết các ria xờm mối hàn, khi nó dày hơn 3mm phải yêu cầu đục đi

ma quan sát tiếp phía d-ới

2.5.4.4 Các rãnh cắt (Hình 2-12e)

Chúng xuất hiện khi hàn với dòng điện quá mạnh và điện áp quá cao khiến cho thép kết cấu

đốt quá nóng Các rãnh cắt này nguy hiểm vì gây ra ứng suất tập trung và giảm yếu mặt cắt

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

2.5.4.5 Các lỗ rỗng và các chỗ lẫn xỉ hàn với mối hàn đều làm giảm mặt cắt mối hàn, gây ra ứng

suất tập trung cục bộ

Khi điều tra cần tìm nguyên nhân Có thể lỗ rỗng là do dùng que hàn chất l-ợng xấu, do mép chuẩn bị hàn bẩn, do hàn quá mạnh và do thép kết cấu là loại thép sôi, không chịu hàn

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

2.5.4.6 Cách phát hiện và kiểm tra

Để phát hiện chỗ mối hàn không ngấu th-ờng phải quan sát những chỗ mặt cắt mối hàn không đều và có vảy hàn rõ rệt Các mối hàn tốt th-ờng có chiều rộng không đổi và các vảy hàn nhỏ mịn, bề mặt đều đặn, không có ria xờm và vết cháy

Để kiểm tra kích th-ớc mối hàn, lấy số liệu cho việc tính toán lại kết cấu phải dùng các bộ th-ớc thép lá và bộ th-ớc đo đặc biệt

Trong các mối nối cấu kịên chịu kéo hoặc chịu kéo-nén thì chiều cao lồi lên của mối hàn không đ-ợc lớn hơn 10% chiều rộng mối hàn và không đ-ợc lớn hơn 3mm Còn trong các cấu kiện chịu nén thì phần lồi lên của mối hàn không đ-ợc quá 1/5 chiều rộng mối hàn và không quá 4mm

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

2.6 Điều tra gối cầu

Hình 1.13 Đo đạc hiện trạng gối cầu

Các loại gối đ-ợc đề cập ở đây bao gồm gối thép, gối cao su-thép

Khi điều tra cần phải xem có các dạngiữa h- hỏng điển hình sau đây hay không:

- Các bề mặt tựa không chặt khít

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

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

- Các vết nứt trong các bộ phận gối cầu

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

- Hộp sắt che bảo vệ gối bị h- hỏng

2.6.2 Các chỉ dẫn cơ bản

Công tác điều tra gối cầu bắt đầu bằng việc kiểm tra vị trí các thớt gối trên mặt bằng, cần phải

đo khoảng cách từ tim dọc cầu và tim ngang của mố cọc trụ đến các điểm đặc tr-ng của thớt gối (các góc, các điểm giao giữa các trục của thớt gối )

Vị trí con quay cũng đ-ợc kiểm tra bằng cách t-ơng tự Cao độ các bề mặt thớt gối đ-ợc kiểm tra bằng máy đo đạc

Căn cứ vào nhận xét vị trí t-ơng đối giữa các bộ phận của gối có thể phát hiện độ xê dịch của các tâm của chúng, sự nghiêng lệch và các đặc điểm khác nữa Trong bản báo cáo điều tra cần ghi rõ các điều kiện đo: nhiệt độ không khí

Nên đo kiểm tra các gối cầu vào lúc thời gian mát vì lúc đó các bộ phận kết cấu nhịp có nhiệt

độ gần giống nhau

Sơ đồ xác định độ xê dịch của con quay so với thớt gối d-ới theo h-ớng dọc cầu đ-ợc vẽ trên hình 1-13 chuyển vị Dn ở nhiệt độ t là:

a -

=

Dn ( t to) * l *

Trong đó:

a: Hệ số nở dài, bằng 0.0000118 đối với thép, bằng 0.00001 đối với bê tông

l: Nhịp tính toán nhiệt độ của kết cấu nhịp

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

tb o

ttb: Nhiệt độ trung bình đại số giữa nhiệt độ cao nhất và thấp nhất trong năm

DK Chuyển vị dọc do hoạt tải (đối với kết cấu nhịp thép lấy

a

ằ

.l 2

K

K )

Dấu của số hạng thứ hai trong công thức trên đ-ợc lấy tuỳ theo h-ớng chuyển vị của con quay

do hoạt tải (dấu + khi chuyển vị về phía đầu nhịp - khi chuyển nhịp về phía giữa nhịp)

Khi tính toán ttb thì nhiệt đội hàng năm đ-ợc xét với dấu của nó Mức độ lệch bình th-ờng của tâm các con quay so với trục thớt gối d-ới lấy bằng Dn/2

Hiệu số giữa các chuyển vị đo đ-ợc thực tế và chuyển vị tính toán của trục con quay đối với trục thớt gối lấy bằng chuyển vị phụ, có thể xảy ra do hậu quả của sai sót thi công đặt gối do chuyển

vị của mố trụ trong quá trình khai thác cầu

Đối với các kết cấu nhịp giàn nằm dọc theo h-ớng Bắc Nam nh- trên tuyến đ-ờng sắt Hà Nội -

TP Hồ Chí Minh cần l-u ý là chuyển vị của gối cầu và các h- hỏng của gối cầu đều chịu ảnh h-ởng của hiện t-ợng nung nóng không đều các giàn chủ do bức xạ mặt trời Do đó toàn kết cấu nhịp giàn

bị uốn cong trong mặt phẳng nằm ngang Hậu quả là các gối cầu cản trở sự chuyển quay của kết cấu nhịp giàn trong mặt bằng làm xuất hiện các hiện t-ợng xô lệch, cong vênh, các vết nứt trong khối xây trụ mố và các h- hỏng khác nữa

Để tìm ra nguyên nhân thực tế của các h- hỏng gối cầu phải phân tích tài liệu điều tra Đôi khi

phải theo dõi quan sát lâu dài và định kỳ đo lại vị trí các gối cầu, các mố trụ và kết cấu nhịp, so sánh với các số liệu của các lần đo với nhau

Khi phát hiện thấy con lăn bị xô lệch phải đề nghị kích nâng kết cấu nhịp lên một đầu để rà lại

cho phẳng

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

không H- hỏng loại này sẽ làm tăng tác động xung kích lên kết cấu khi tàu chạy qua cầu, bệ kê gối

có thể bị nứt, thớt gối và khối xây thêm mố trụ cũng có thể bị nứt

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

Đối với các gối cao su- thép cần đo kiểm tra chiều cao và diện tích tựa so với đồ án Phải kiểm

tra vết nứt trong phần cao su và sự bong dán của bản thép khỏi cao su cũng nh- kiểm tra sự tr-ợt của cả gối so với bệ kê gối

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

2.7 điều tra mố trụ và móng

Khi điều tra mố trụ cần l-u ý phát hiện các dạng h- hỏng điển hình gồm:

- Các vết nứt

- Sút vỡ khối xây đá

- Chuyển vị và biến dạng của bản thân mố trụ nh- lún, nghiêng lệch, tr-ợt

- Hiện t-ợng tr-ợt sâu của cả mố trụ cùng với nền

2.7.1 điều tra vết nứt

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

Nguyên nhân các vết nứt nhỏ ngẫu nhiên phân bố trên bề mặt bê tông th-ờng là ứng suất nhiệt

độ, xuất hiện khi thay đổi đột ngột nhiệt độ khí quyển, hoặc do đặc điểm của quá trình hoá học diễn

ra khi bê tông đang hoá cứng Các vết nứt thẳng đứng, rộng ở phía d-ới và hẹp dần ở phía trên th-ờng là dấu hiệu của tình trạng mố hoặc trụ bị lún không dều hoặc tình trạng chịu lực của đất nền không đủ

Nếu gối cầu bị không đảm bảo đ-ợc cho kết cấu nhịp chuyển vị theo sự tính toán thì xuất hiện

sự đẩy ngang lún có thể gây ra các vết nứt thẳng đứng phân tán phần t-ờng tr-ớc mố với phần t-ờng cách, vết nứt này to ở phía trên và hẹp dần ở phía d-ới bắt đầu từ mép trên của mố Nếu áp lực đất sau mố tăng lên do đất bị no n-ớc hoặc hoạt tải tăng có thể gây ra các vết nứt thẳng đứng nh- trên và các vết nứt nằm ngang ở t-ờng tr-ớc hay t-ờng cánh mố

Các khối xây đá của mố trụ cũ có thể bị nứt vỡ ở vùng đặt đá kê gối Khi điều tra nên dung búa gõ nhẹ để kiểm tra các chỗ mạch vữa xây bị hở và h- hỏng

Trên các con sông có n-ớc chảy mạnh th-ờng có hiện t-ợng mài mòn và làm hỏng mạch vữa xây đá, ăn mòn mố trụ bị ngập n-ớc,có thể tạo ra các hốc lõm nguy hiểm làm giảm yếu mặt cắt thân

Đối với các thân trụ mố kiểu cột tròn hay lăng trụ cần điều tra các vết nứt thẳng đứng cũng nh- tình trạng rỉ cốt thép nặng làm vỡ bung lớp bê tông bảo hộ ở đoạn có độ ẩm -ớt thay đổi do mức n-ớc lên xuống

Đối với các xà mũ bê tông cốt thép của mố trụ trên tìm các vết nứt thẳng đứng và vết nứt xiên

do các yếu tố lựch gây ra (do lún mố trụ không đều, do bố trí các cọc, cột không đúng vị trí cần thiết, do h- hỏng gối cầu v.v ) Cũng cần điều tra kỹ ở chỗ nối cột thân vào xà mũ là nơi có thể bị nứt vòng quanh

2.7.2 điều tra về chuyển vị

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

- Xói quá sâu ở móng mố trụ

- áp lực ngang của đất tăng lên

- Hiện t-ợng tr-ợt sâu

Khi điều tra cần nhận xét sự xê dịch của các gối di động, sự mở rộng hay co hẹp lại của khe hở giữa đầu kết cấu nhịp với mố để phát hiện các chuyển vị quá mức Nếu phát hiện đ-ợc và nghi ngờ cần phải tiến hành đo đạc chi tiết bằng máy cao đạc và máy kinh vĩ

Cần nhận xét hiện trạng nối tiếp cầu với đ-ờng Nếu mái dốc nón mố quá dốc thì dễ xảy ra sụt lở, lún tà vẹt, lún ray, biến dạng và ứng suất trong ray tăng tăng lên có thể

đến mức nguy hiểm

2.8 điều tra ảnh h-ởng của môi tr-ờng ăn mòn đối với công trình cầu

Công tác điều tra này chủ yếu nhằm đánh giá ảnh h-ởng của môi tr-ờng n-ớc và khí quyển

đến sự ăn mòn thép, cốt thép, bê tông khối xây đá, vữa xây

Khi điều tra về các cầu ở vùng ven biển, vùng công nghiệp tập trung mang các yếu tố ăn mòn cần áp dụng Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3994-85 về phân loại môi tr-ờng xâm thực

2.8.1 -ảnh h-ởng môi tr-ờng đến hiện t-ợng rỉ thép và cốt thép

Để đánh giá ảnh h-ởng môi tr-ờng cần điều tra các số liệu sau:

- Nồng độ các chất ăn mòn trong khi quyển, (chia làm 3 nhóm khí, theo TCVN 3994- 85)

- Nồng độ các chất ăn mòn có trong đất (sunfát SO42-) tính bằng mg trong 1 kg đất

- Độ ẩm bình quân hàng năm ở khu vực cầu, số tháng có độ ẩm lớn hơn 70%

- H-ớng gió chủ yếu trong năm

Cần phải điều tra, mô tả vị trí và mức độ các bô nát hoá bê tông của kết cấu nhịp và của mố trụ

Dùng phênoltalêin làm chất chỉ thị mầu để bôi lên bề mặt bê tông cần điều tra Nếu độ pH > 8,3 thì bề mặt vết bôi dung dịch sẽ có màu đỏ, chứng tỏ bê tông còn khả năng bảo vệ cốt thép chống

rỉ

Có thể dùng máy khoan, hoặc máy mài tròn cầm tay để tạo ra một lỗ sâu hay vết rách sâu 3cm trên bề mặt bê tông, sau đó nhỏ dung dịch phênoltalêin vào vết đó rồi nhận xét màu sắc suy ra mức độ các bô nát hoá theo chiều sâu từ bề mặt bê tông vào phía trong Cần phân biệt rõ 1 vùng có mầu sắc khác nhau Vùng đã bị các bô nát hoá và vùng còn nguyên Đ-ờng mép ranh giới này không

1-đều đặn mà nhấp nhô răng c-a, vị trí đỉnh răng c-a gần cốt thép chính là nơi có nguy cơ xuất hiện rỉ cốt thép

Khi điều tra cần nhận xét tình trạng bề mặt của bê tông Chất l-ợng bề mặt xấu, gồ ghề là một trong các nguyên nhân chính làm tăng quá trình các bô nát hoá (các cầu cũ th-ờng thi công bằng ván khuôn gỗ không đ-ợc bào nhẵn, không bôi trơn, phép ván khuôn không phảng đều)

2.8.2.2 Hiện tượng kiềm hoá bê tông

Biểu hiện của hiện t-ợng này là các nhũ vôi trắng xuất hiện trên bề mặt bê tông Nơi th-ờng gặp nhũ vôi này là đáy bản máng ba lát đã bị n-ớc thấm qua bê tông bản

Nguyên nhân là do axit silic (SiO2) có trong không khí khi gặp m-a đọng trong máng ba lát sẽ tác dụng hoá học với xi măng có chứa các chất kiềm

Sản phẩm của phản ứng này đ-ợc n-ớc m-a thấm qua bản bê tông cốt thép đ-a ra theo bề mặt

đáy bản tạo ra các nhũ vôi khi đó chứng tỏ bê tông bản đã bị rỗng xốp, có thể giảm c-ờng độ

2.8.2.3 Dự báo

Việc điều tra mức độ các bô nát hoá bê tông và kiểm hoá bê tông nhằm đ-a ra những nhận xét sau:

- Nhận xét chung về tình trạng ăn mòn bê tông và ảnh h-ởng của nó đến mức độ ăn mòn cốt thép trong bê tông (nhận xét định tính)

- Nhận xét chung về mức độ giảm c-ờng độ bê tông trong lòng kết cấu đã bị rỗng xói nếu phát hiện thấy nhũ vôi ở bề mặt ngoài

- Tính toán định l-ợng về số năm mà quá trình các bô nát hoá diễn ra sâu đến sát cốt thép và

đoán thời điểm bắt đầu rỉ cốt thép Từ đó kết hợp với các biện pháp khác về đánh giá tốc độ rỉ cốt thép và mức giảm diện tích chịu lực cốt thép

2.9 điều tra hậu quả của động đất, cháy, nổ, lở núi

Khi điều tra về lịch sử khai thác cầu, cần đặc biệt l-u ý điều tra về các tai nạn nói trên; thời gian xảy ra, nguyên nhân, diễn biến, hậu quả h- hỏng, các công tác khắc phục đã làm

Trên cơ sở đó để kết hợp phân tích các nguyên nhân h- hỏng của những phần quan sát đ-ợc và ngoại suy về các h- hỏng có thể có của những phần ẩn dấu trong đất, trong n-ớc do hậu quả của các tai nạn nói trên và định h-ớng đo đạc tiếp hoặc kiến nghị về điều kiện khai thác tiếp cầu Đối với các cầu ở gần đ-ờng ống dẫn xăng dầu cần l-u ý điều tra về tai nạn cháy nổ

Đối với các cầu qua dòng chảy th-ờng xuyên cần chú ý điều tra tình hình dân c- quanh vùng dùng mìn đánh cá ở gần cầu có thể gây nguy hiểm cho phần d-ới n-ớc và d-ới đất của mố trụ cầu

Đối với cầu nằm trong vùng đã từng xảy ra động đất cần điều tra về hậu quả động đất đối với cầu và các công trình gần đó Nếu cầu thuộc loại lớn cần kết hợp tham khảo các cơ quan chuyên môn sâu nh- Viện khoa học trái đất v.v

Khi điều tra thấy có nghi ngờ cần thu thập thêm các số liệu đặc biệt phục vụ việc kiểm toán d-ới tác dụng của động đất, sụt lở núi lớn theo các yêu cầu đặc biệt của cấp có thẩm quyền

2.10 sơ bộ phân cấp hạng trạng thái kỹ thuật cầu

Sau khi điều tra thị sát cũng nh- sau khi điều tra chi tiết cần thiết phải phân cấp hạng trạng thái

kỹ thuật của cầu để định h-ớng cho công tác sửa chữa gia cố nếu cần thiết

Đề nghị cấp hạng nh- sau:

Cấp 0: Công trình không cần sửa chữa và chỉ có các h- hỏng nhỏ, cá biệt

Cấp I: Công trình có h- hỏng nh-ng có thể khắc phục hoặc ngăn ngừa phát triển bằng việc bảo d-ỡng th-ờng xuyên hoặc bằng việc sửa chữa đơn giản (sơn, sửa, lớp phòng n-ớc, sửa mặt cầu)

Cấp II: Công trình có những h- hỏng ở mức độ phải tiến hành công tác sửa chữa vừa và sửa chữa lớn

Cấp III: Công trình có các h- hỏng không thể khai thác bình th-ờng đ-ợc nữa, yêu cầu phải sửa ngay lập tức

Việc phân cấp hạng trạng thái kỹ thuật cần đ-ợc đề nghị t-ơng ứng với các h- hỏng theo bảng 1-2 sau

2.11 yêu cầu về hồ sơ điều tra các h- hỏng cầu khuyết tật

Mọi kết quả điều tra h- hỏng và khuyết tật đ-ợc thể hiện bằng các hình vẽ sơ hoạ về vị trí, hình dạng, độ lớn các h- hỏng khuyết tật, bằng các ảnh chụp và bản thuyết minh mô tả của từng h- hỏng, bằng cách xếp loại h- hỏng theo thứ hạng đã qui định

Đối với từng kết cấu nhịp, từng mố trụ, các kết quả điều tra đ-ợc tập hợp riêng Sau khi ghép lại thành bộ phận hồ sơ có phần quan nhận xét và các đề nghị chung với toàn cầu

Biểu mẫu điều tra đ-ợc ghi ở phụ lục của các Qui trình khai thác, kiểm định cầu

- Rỉ nặng ở các cấu kiện giàn chủ, phần xe chạy, bản nút và cấu kiện hệ liên kết, gây

ra giảm yếu mặt cắt thép chịu lực quá 10%, lỏng đinh tán, có vết nứt mới ở cấu kiện giàn chủ, biến dạng và đứt thanh chéo giàn do h- hỏng cơ học vì tàu xe đâm va

- Các vết nứt riêng lẻ có độ rộng > 0,3 mm, trong đó có các vết nứt xuyên, vết nứt nghiêng ở s-ờn dầm, h- hỏng nặng bê tông bản do sự khử kiềm H- hỏng nặng lớp bê tông bảo hộ và rỉ cốt thép Vết nứt trong kết cấu dự ứng lực quá 0,1 -0,15 mm H- hỏng liên kết ngang giữa các dầm chủ

- Nhiều vết nứt lớn quá 0,3 mm Rỉ nặng cốt thép đến mức làm giảm yếu cốt thép hơn

Mố trụ cầu đá, cầu bê tông:

- H- hỏng vữa xây trong vài mạch xây các biệt Vỡ sứt bề mặt khối xây tại vài chỗ cá biệt sâu đến 3 cm trong vài mố trụ khối nặng Độ rộng các vết nứt các biệt lên đến 0,5

mm trong mố trụ khối

- H- hỏng vữa xây ở phần lớn các mạch xâu của mố trụ Sứt vỡ khối xâu bề mặt sâu

đến 3cm có chỗ các biệt sâu đến 10cm Nhiều vết nứt rộng đến 0,5 mm, cá biệt rộng

đến 2mm trong mố trụ khối nặng hoặc đạt đến các trị số t-ơng ứng 0,2 mm và 0,5 mm trong kết cấu bê tông cốt thép của mố trụ

- H- hỏng vữa xây trong các mạch xây, cá biệt có chỗ đá xây đã bị tr-ợt Sứt vỡ sâu

đến 10 cm trong khối xây, các biệt xâu hơn 10 cm H- hỏng phần lớn lớp bảo vệ của kết cấu bê tông cốt thép và cốt thép đẵ bị rỉ đến 10% mặt cắt Nhiều vết nứt quá 2

mm, cá biệt nứt đến 5 mm trong khối xây, hoặc đạt đến các trị số 0,5 mm và 1mm trong kết cấu BTCT của mố trụ

- H- hỏng vữa trong các mạch xây, cả hàng đá xây hoặc nhóm viên đá xây bị tr-ợt, khối xây có chỗ vỡ sâu quá 10cm Kết cấu BTCT có cốt thép rỉ quá 10% và bị biến dạng cốt thép Các vết nứt xuyên tách kết cấu thành các phần

3 tiến hành thí nghiệm

3.1 CáC VấN Đề CHUNG

3.1.1 MụC ĐíCH THử TảI CầU Và CáC TR•ờNG HợP CầU THử TảI

Mục đích chính của việc thử tải cầu là làm rõ các đặc điểm làm việc thực tế của toàn công trình cầu nói chung cũng nh- các bộ phận riêng lẻ của cầu

Trong khi thiết kế cầu th-ờng phải dùng những sơ đồ tính toán đơn giản hóa và những tính chất vật liệu đại diện Vì vậy tất nhiên sự làm việc thực tế của các kết cấu cầu sẽ khác với các giả thiết tính toán

Kết quả công tác thử tải cầu còn đ-ợc dùng để nghiên cứu nhằm hoàn thiện ph-ơng pháp tính

và ph-ơng pháp đánh giá năng lực chiụ tải của cầu

Mặt khác trong quá trình khai thác cầu thì điều kiện làm việc cảu cầu cũng có những thay đổi, tính chất các vật liệu làm cầu cũng thay đổi theo thời gian Việc thử tải cầu sẽ giúp chúng ta hiểu rõ

ảnh h-ởng của những thay đổi đó đến sự làm việc thực tế của cầu

Cần tiến hành thử tải cầu trong những tr-ờng hợp sau:

1 - Khi nghiệm thu cầu mới xây dựng xong Việc này nhằm thu nhập các số liệu ban đầu

về các biến dạng chung và biến dạng cục bộ, các độ võng, các chuyển vị của các gối cầu, các chu kì

và biên độ của dao động thẳng đứng và dao động nằm ngang, trạng thái ứng suất ở những chỗ đặc tr-ng nhất của kết cấu và công trình v.v các số liệu này sẽ đ-ợc so sánh với các số liệu tính toán

t-ơng ứng Chúng đ-ợc l-u trữ để sau này khi có dịp thử tải lần khác sẽ so sánh tìm ra những thay

đổi đã xẩy ra trong quá trình khai thác cầu

2 - Khi có nhu cầu cần phải chính xác hoá kết quả tính toán năng lực chịu tải của một cầu thực nào đó trong một tình huống đặc biệt nào đó

3 - Sau khi kết thúc việc tăng c-ờng sửa chữa một cầu cũ Mục đích để đáng giá hiệu quả của việc tăng c-ờng sửa chữa vừa thực hiện xong

4 - Thực hiện thử tải định kỳ trong quá trình khai thác cầu, phát hiện các thay đổi trong sự làm việc của các bộ phận kết cấu cầu

5 - Trong các tr-ờng hợp đặc biệt nhằm mục đích nghiên c-ú hoàn thiện lý thuyết và ph-ơng pháp tính toán kết cấu cầu

3.1.2 nội dung công tác thử tải cầu

Công tác thử tải cầu bao gồm việc thử cầu d-ới hoạt tải đứng yên trên cầu (thử tải tĩnh) và việc thử cầu d-ới hoạt tải chạy qua cầu (thử tải động) Có thể thử tải động với các loại đoàn xe ô tô, đoàn tàu thông th-ờng hàng ngày qua cầu hoặc thử tải với các đoàn xe ô tô, đoàn tàu đặc biệt

Đôi khi, nếu cần thiết, công tác thử tải câù đ-ợc kết hợp với công tác nghiên cứu trong phòng thí nghiệm (về vật liệu, trên mô hình,v.v )

Nói chung cần đo các thông số kỹ thuật sau:

-Khi thử tải tĩnh:

+ Độ võng, độ vồng của dầm (giàn,vòm) chủ

+ Độ lún của mố trụ, gối

+ Chuyển vị ngang đầu trên của mố,trụ,gối

+ ứng suất lớn nhất ở các mặt cắt cần kiểm tra

+ ứng suất tập trung, ứng suất cục bộ (đối với công trình có yêu cầu đặc biệt)

+ Biến dạng đàn hồi và biến dạng d-

+ Biên độ và tần số dao động tự do theo ph-ơng thẳng đứng

+ Biên độ và tần số dao động tự do theo ph-ơng nằm ngang (đặc biệt đối với cầu cong, cầu đ-ờng sắt)

+ Biến dạng đàn hồi và biến dạng d-

Tr-ớc tiên cần phải lập đề c-ơng thử tải cầu bao gồm các nội dung chủ yếu sau:

- Khái quát về tính chất, đặc điểm công trình

- Mô tả thực trạng công trình

- Những hiện t-ợng cần l-u ý về chất l-ợng thi công công trình

- Yêu cầu và mục đích công tác thử tải

- Các nội dung cần quan sát, đo đạc lúc thử tải

- Tải trọng thử cầu, cách bố trí và trình tự xếp tải, dỡ tải, thời gian giữ tải đứng

- Tổ chức cân thử tải tr-ớc khi xếp lên cầu

- Các máy móc, thiết bị đo đạc

- Sơ đồ bố trí các điểm đo

- Kế hoạch bố trí các lực l-ợng cán bộ đo đạc

- Bố trí ph-ơng tiện phục vụ đo dạc (đà giáo, cần cẩu, canô )

- Xác định thời gian thử ngiệm thích hợp

- An toàn lao động cho ng-ời và máy móc

- Phân công trách nhiệm giữa các đơn vị tham gia thử tải

Sau khi đề c-ơng thử tải đ-ợc cấp có thẩm quyền duyệt, cần lập hồ sơ thiết kế thử tải kèm dự toán Trong hồ sơ phải cụ thể hoá tất cả các nội dung đã có trong đề c-ơng thử tải và thể hiện bằng các bản vẽ, bản tính chi tiết

Trong quá trình thử tải cầu sẽ đo các biến dạng chung có ý nghĩa đặc tr-ng cho sự làm việc tổng thể của toàn kết cấu (các chuyển vị góc hoặc chuyển vị thẳng của kết cấu nhịp hoặc các bộ phận của nó, hoặc của mố trụ v.v ) Cũng cần đo những biến dạng cục bộ để từ đó suy ra trạng thái ứng suất của bộ phận kết cấu

Khi thử tải động ng-ời ta dùng các thiết bị ghi lại đặc tr-ng động học của toàn cầu nói chung hoặc của các bộ phận riêng lẻ Muốn chọn hợp lý loại thiết bị đo để thử tải cầu cụ thể nào đó cần phải dự kiến gần đúng tr-ớc các trị số và đặc điểm của các biến dạng sắp sửa đ-ợc đo Muốn vậy phải tính toán tr-ớc hoặc tham khảo các kết quả đo đã có ở các cuộc thử tải t-ơng tự trứơc đây Nếu chọn đúng loại thiết bị cần dùng thì công tác thử nghiệm cầu sẽ làm nhanh gọn và chính xác, tiết kiệm

Tr-ớc khi thử tải cần phải lập sơ đồ bố trí các thiết bị đo, đánh số hiệu chúng, làm các mẫu bảng ghi số liệu cho phù hợp với từng thiết bị đo và với sơ đồ thử tải, phân công các nhân viên đo

đạc và huấn luyện lại họ cho phù hợp nội dung thử tải cầu cụ thể Khoảng thời gian thử tải cần đ-ợc

dự kiến chính xác, đặc biệt với các cầu đ-ờng sắt đang khai thác thì phải chọn thời điểm "cửa sổ" của biểu đồ tàu chạy Cũng cần l-u ý công tác an toàn trong quá trình thử cầu phẩi theo đúng các qui

định thông th-ờng Việc chỉ huy và thông tin trong quá trình thử tải cầu là rất quan trọng, nhất là đối với các cầu lớn, cầu đ-ờng sắt, cầu đang khai thác trên các tuyến đ-ờng nhiều xe cộ qua lại Cần có các ph-ơng tiện loa, máy bộ đàm, xe ô-tô con, điện thoại

3.1.3 tải trọng thử cầu

3.1.3.1 - Xe thử tải

Nguyên tắc cơ bản để chọn tải trọng thử cầu phải gây ra đ-ợc nội lực (mà chủ yếu là mômen uốn) bằng 80% trị số khả năng chịu lực cho phép của kết cấu Nếu tải trọng nhỏ quá thì việc thử tải không có ý nghĩa Đối với các cầu mới hoặc cầu cũ có hồ sơ thiết kế thì tải trọng thử phải xấp xỉ tải trọng thiết kế là tốt nhất (trừ tr-ờng hợp cầu có các h- hỏng nghiêm trọng)

Đối với các cầu cũ đã mất hồ sơ và có nhiều h- hỏng, phải qua tính toán sơ bộ và khảo sát tỉ mỉ

để dự đoán tải trọng lớn nhất mà cầu chịu đ-ợc, từ đó lựa chọn tải trọng thử cầu Mặt khác lúc thử cầu cũng phải tăng tải dần dần và theo dõi Phải thử cầu với các sơ đồ đặt tải với mức độ tăng dần

Ngoài ra còn phải tuỳ thuộc vào tình hình thực tế của các xe ô-tô trong vùng có thể thuê đ-ợc làm xe thử tải Thông th-ờng lúc thử tải các cầu lớn cần nhiều xe lớn luôn phải điều chỉnh sửa lại sơ

đồ xếp xe cho phù hợp với mục đích tạo ra nội lực trong kết cấu t-ơng đ-ơng với nội lực do các tải trọng thử đã dự kiến lúc đầu

Đối với các cầu đ-ờng sắt, đoàn tàu thử tải còn phụ thuộc khả năng thông xe của cả đoạn tuyến

mà trên đó có cầu đang cần đ-ợc thử tải, cũng nh- phụ thuộc tình hình đầu máy toa xe thực có tại

đó

Để thử tải tĩnh có thể dùng các cách đặt tải khác mà không dùng xe thử tải, ví dụ đặt các phao chứa đầy n-ớc

Các xe thử tải th-ờng đ-ợc chất tải bằng đá, cát, vật liệu nặng nh- ximăng, sắt thép

Sai số của tải trọng thử không đ-ợc quá ± 5% so với qui định của đồ án thiết kế thử tải Các xe phải cân trọng l-ợng của từng trục xe và đ-ợc đo vẽ kích th-ớc thực tế để lấy số liệu tính nội lực

Trong một số tr-ờng hợp đặc biệt (thử đến phá hoại, thử các bộ phận, thử với tải trọng nằm ngang ) có thể dùng kích tời và các thiết bị khác gây ra tác động cần thiết Nh-ng phải có biện pháp đo đ-ợc lực tác dụng chính xác (dùng đồng hồ đo lực chẳng hạn )

Cần dự kiến khoảng thời gian bắt đầu và kết thúc đo của từng ngày,dự phòng cách xử lý các tình huống bất ngờ: M-a bão, tai nạn, khiến cho xe thử tải đến không đến đủ hoặc sai giờ hẹn

Nếu cầu đ-ợc dự kiến cho tải trọng thiết kế là đoàn xe ôtô H30, có thể dùng các ôtô nhãn hiệu Kpaz-256 (24 tấn) hoặc nhãn hiệu Kamaz Nếu cần có tải trọng thiết kế H18 hoặc H13 thì việc tìm chọn xe ôtô thử tải dễ giàng hơn

Hình 2.1 Xếp xe thử tải cầu DakRông Hình 2.2 Xếp xe thử tải trên cầu hẹp

Các xe có thể quay đầu cùng về một h-ớng để tiện việc ra vào cầu nh-ng cũng có thể quay

đuôi vào nhau nhằm tạo ra nội lực mômen hay lực cắt lớn nhất ở mặt cắt nào đó cần xét

Để chọn sơ đồ xếp xe dọc cầu cần xét đ-ờng ảnh h-ởng phản lực gối Khi điều xe trên cầu phải cử ng-ời chuyên trách và đánh dấu bằng sơn từ tr-ớc lên cầu ứng với từng sơ đồ xe

Nếu cầu dài, cần nhiều xe phải qui định đánh số thứ tự cho từng xe để dễ điều khiển xe ra vào cầu Với mỗi cấp tải trọng (mỗi sơ đồ xếp xe) phải đo 3 lần vậy phải có kế hoạch điều xe ra vào sao cho nhanh chóng, thuận lợi và an toàn Ngoài ra th-ờng có 1 lần xếp thử đầu tiên để chỉnh lại các máy đo Nh- vậy cần dự trù đo lặp 4 lần

Khi thử tải các cầu cũ việc xếp tải phải theo nguyên tắc tăng dần bằng 50% á75%á100% tải trọng thử cầu để đảm bảo an toàn với mỗi cấp tải cần tiến hành đo đạc để sơ bộ đánh giá năng lực chịu tải thực tế của cầu tr-ớc khi xếp cấp tải lớn hơn

Hình 3.3 Xếp 1 xe thử tải trên cầu yếu Hình 3.4 Xếp 2 xe thử tải lệch sang một bên

trên cầu Đò-quan (Nam định)

Hình 3.5 Sơ đồ xếp tải để thử tải phần cầu khung chính của cầu Phả Lại

Hình3.6 Sơ đồ xếp xe thử tải phần dầm hộp liên tục 3 ´ 30 cầu Phả Lại