Bài viết xác định các yếu tố gây mầm bệnh cho cầu dầm bê tông cốt thép đã qua khai thác sử dụng, từ đó đưa ra các biện pháp chẩn đoán, chữa bệnh và tăng cường khả năng chịu lực cho Cầu dầm bê tông cốt thép.
Trang 1Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 88
CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY BỆNH VÀ BIỆN PHÁP CHỮA BỆNH
CHO CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
ThS Nguyễn Kim Cường
Khoa Cầu đường, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung
Tóm tắt: Bài báo xác định các yếu tố gây mầm bệnh cho cầu dầm bê tông cốt
thép đã qua khai thác sử dụng, từ đó đưa ra các biện pháp chẩn đoán, chữa
bệnh và tăng cường khả năng chịu lực cho Cầu dầm bê tông cốt thép
Từ khoá: chuẩn đoán, hư hỏng cầu dầm bê tông cốt thép, sửa chữa tăng cường.
1 Đặt vấn đề
Xuyên suốt trên tuyến quốc lộ 1A
có nhiều cầu có thời gian khai thác quá
lâu đã xuống cấp trầm trọng hoặc là
không thể hồi phục khả năng chịu lực
điển hình như cầu: Sài Gòn, Cầu Chiêm
Hoá, Cầu Bà Rén Nếu phá bỏ và xây
dựng mới ảnh hưởng rất nhiều đến chi
phí, kiến trúc và văn hoá Như Cầu Long
Biên vừa qua đã giữ lại để đảm bảo điều
ấy, mặc dù bỏ không khai thác Do đó
việc chẩn đoán các hư hỏng và tăng
cường sửa chữa cầu cũ cực kì quan trọng đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật
2 Một số nguyên nhân hư hỏng cầu dầm bê tông cốt thép (BTCT)
Trong quá trình khai thác, khi môi trường hội đủ các yếu tố bất lợi sẽ gây hại cho công trình cầu như:
+ Sự khai thác quá tải cho phép của các phương tiện giao thông
+ Sự phá hủy vật liệu do các yếu
tố sinh, hóa học + Các nguyên nhân từ khảo sát, thiết kế, thi công
Hình 1 Các bệnh của cầu do yếu tố môi trường
2.1 Nguyên nhân khảo sát thiết kế
- Khảo sát thiếu thôn g tin,
không đầy đủ, thiếu tham số cần
thiết Đơn vị khảo sát không kh oan
lấy số liệu địa chất mà lấy các số
liệu từ công trìn h khác, hoặc thiếu các tham số tính toán, hoặc do điều kiện bất thường của địa chất như: hiện tượn g túi bùn, tú i nước cục
bộ, mực nước n gầm…
Trang 2Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 89
- Thiết kế: Tính toán sai, hoặc chưa
đủ, chọn giải pháp kết cấu không tuân
thủ theo nguyên tắc đảm bảo an toàn
Hoặc lựa chọn sơ đồ tính không đúng,
hoặc không lường hết mọi tác động xảy
ra trong quá trình thi công, khai thác
2.2 Các nguyên nhân do thi công
- Không có kế hoạch quản lý rủi ro tốt, nên khi gặp sự cố bất thường lúng túng trong việc xử lý
- Chất lượng vật liệu, thiết bị máy móc không tốt
- Biện pháp thi công không phù hợp
- Năng lực quản lý, trình độ không tốt
Hình 2 Hiện tượng Cacbonat hoá và chất lượng vật liệu không tốt Việc bong tróc bê
tông làm ló cốt thép dẫn đến bị rỉ sét rất thường xuyên xảy ra
3 Các phương pháp chẩn đoán bệnh
cho Cầu dầm bê tông cốt thép
3.1 Nguyên tắc của chẩn đoán
Là bắt mạch khảo sát đo đạc sau
đó so sánh mô hình hiện trạng so với
mô hình chuẩn gốc ban đầu
Nội dung chẩn đoán bao gồm 3 bước:
Trang 3Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 90
+ Xây dựng không gian trạng thái
của đối tượng
+ Xác định dấu hiệu chẩn đoán
+ Tiêu chuẩn để nhận dạng
Từ 3 bước này có 2 phương pháp chẩn đoán bệnh cho cầu BTCT
3.2 Phương pháp cơ học
Mô hình này yêu cầu phải có số
liệu chính xác từ hồ sơ thiết kế, hồ sơ
hoàn công, quá trình khai thác sử dụng,
các lần kiểm tra sửa chữa Số liệu khảo
sát đo đạc tại hiện trường
Ưu điểm: Chẩn đoán bệnh có độ
chính xác cao
Khuyết điểm: Phức tạp, đòi hỏi
đầy đủ thông tin từ số liệu cầu hiện trạng Điều này rất khó vì hầu như hồ sơ Cầu thường thất lạc mất sau khoảng thời gian khai thác quá lâu
3.3 Phương pháp thống kê hoặc dùng logic mờ
Ưu điểm: Phương pháp này có thể
chẩn đoán không cần sự đầy đủ số liệu,
số liệu chính xác, đơn giản, hiệu quả Sử
dụng phổ biến
Khuyết điểm: Độ chính xác không
cao, đòi hỏi có ý kiến của chuyên gia
4 Chữa bệnh cho cầu dầm BTCT
Tùy vào dấu hiệu, mức độ bệnh tật
mà có các phương pháp chữa khác nhau + Tăng cường hệ liên kết ngang, thay đổi sơ đồ tính
Trang 4Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 91
+ Dán bản CFRP (Carbon fiber
reinforced polymer plate)
+ Dán bản thép
+ Nối liên tục kết cấu nhịp bằng
dự ứng lực ngoài
4.1 Phương pháp dán bản CFRP
Để hồi phục và tăng cường khả năng chịu lực của cầu ở mức độ vừa phải dùng phương pháp dán bản CFRP
Hình 4 Dán bản CFRP Cầu Trần Thị Lý Đà Nẵng 08/2005
Trình tự sửa chữa Cầu Trần Thị Lý
Bước 1: Bóc bỏ lớp bê tông bảo
vệ dọc theo MCN dầm, với kích thước
60x2.5 mm
Bước 2: Làm sạch và khô vị trí đó
Bước 3: Vét phủ lên một lớp keo
Sikadur 731
Bước 4: Dán dọc hai bên sườn dầm
tấm CRFP 60x1.4 mm (Sika Carbodur 614)
với tổng chiều dài 17,4m
Bước 5: Dán dưới đáy dầm tấm
CRFP 60x1.4 mm (Sika Carbodur 614) với chiều dài 5.35m
Bước 6: Quét lớp Sika Monotop
610
Bước 7: Bảo dưỡng và hoàn thiện
Trong quá trình thi công cấm xe qua lại trên cầu
4.2 Phương pháp dán bản thép
Dùng để tăng cường khả năng chịu lực cầu bê tông cốt thép thường
Hình 5 Dán bản thép cầu Bà Rén trên tuyến QL 1A
Trình tự thi công dán bản thép
cầu Bà Rén:
1- Chuẩn bị: Thiết bị máy móc, ván khuôn, vật liệu
Trang 5Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 92
2- Cạo bỏ lớp bê tông bảo vệ với chiều
dày 3-7cm
3- Kiểm tra tính kiềm: pH 10
4- Yêu cầu cường độ bê tông còn lại Rh
200 kG/cm2
5- Qu yết đ ịnh chiều dày tấm th ép
cần dán
6- Làm sạch bụi bẩn, làm sạch bề mặt bê
tông đã bỏ
7- Dán tấm thép, xịt 2 lớp keo Epoxy để
bảo vệ bê tông, cốt thép
8- Phun keo Epoxy vào các vết nứt
9- Sử dụng Sika Monotop 610 to phủ lên
bề mặt
10- Sơn lớp bê tông polymer để bảo vệ
1 1 - Ph ủ lớp vữ a b ảo d ưỡn g v à
h o àn th iện
4.3 Phương pháp tăng cường bằng dự ứng lực ngoài
Thường dùng dự ứng lực để nối liên tục hoá dầm giản đơn, thay đổi sơ
đồ tính đồng thời truyền lực nén ngoài vào dầm bê tông cốt thép dự ứng lực tại các ụ neo và ụ chuyển hướng
Hình 6 Tăng cường DUL ngoài Cầu Sài Gòn
Trình tự thi công nối liên tục dầm
giản đơn bằng dự ứng lực ngoài:
- Lắp đặt ụ neo, ụ chuyển hướng
cho dầm (Bê tông hoặc thép hợp kim)
- Đo đạc điều chỉnh cao độ đầu dầm
- Đổ bê tông mối nối
- Thay gối cầu
- Kéo cáp nối 2 đầu dầm (kéo từng sợi tránh bê tông bị nứt) chịu M âm
- Kéo cáp chịu mô men dương
- Có thể tăng cường cả theo phương dọc và ngang cầu
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Hồ sơ sửa chữa cầu Bà Rén, Cầu Chiêm Hóa
[2] Nguyễn Viết Trung 2008 Tài liệu học tập môn kiểm định Cầu.