Luận văn thạc sĩ đánh giá năng lực chịu tải của một số cầu trên hệ thống giao thông thuộc tỉnh trà vinh và giải pháp thiết kế nâng cấp sửa chữa

ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA MỘT SỐ CẦU TRÊN HỆ THỐNG GIAO THÔNG THUỘC TỈNH TRÀ VINH VÀ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ NÂNG CẤP SỬA CHỮA Học viên: Phạm Văn T n, Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng c

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

Đà Nẵng, Năm 2017

Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN MỸ

Đà Nẵng, Năm 2017

LỜI CẢM ƠN

Học v n n c n t n cảm ơn T ầy giáoTS Nguyễn Văn Mỹ đã tận tìn ướng

dẫn - chỉ bảo trong quá trình làm luận văn

Xin chân thành cảm ơn Ban lãn đạo, tập thể cán bộ, giảng viên Khoa Xây dựng Cầu đường, P òng KH, SĐH & HTQT Trường Đạ ọc B c oa - Đạ ọc Đ Nẵng, Ban đ o tạo Sau đạ ọc - Đạ ọc Đ Nẵng, cùng g a đìn , bạn bè đã động viên và tạo

đ ều kiện c o ọc v n trong t ờ g an ọc cao ọc v o n t n luận văn tốt nghiệp này

Với thời gian nghiên cứu v năng lực bản thân còn hạn chế , luận văn c ắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót , tồn tạ Học v n rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ phía các thầy cô và bạn bè đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện ơn Trân trọng cảm ơn !

ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA MỘT SỐ CẦU TRÊN

HỆ THỐNG GIAO THÔNG THUỘC TỈNH TRÀ VINH

VÀ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ NÂNG CẤP SỬA CHỮA

Học viên: Phạm Văn T n, Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Mã số: 60.58.02.05 K óa: K31 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt: Đ n g năng lực chịu tải của một số cầu trên hệ thống giao thông thuộc tỉnh Trà Vinh và giải pháp thiết kế nâng cấp sửa chữa là áp dụng c c p ương p p đ n g cầu để

c địn c c nguy n n n ư ỏng, năng lực chịu tải thực tế của cầu; nhu cầu vận chuyển hàng hoá, từ đó có g ải pháp nâng cấp sửa chữa Đồng thờ đ n g lại việc cắm biển tải trọng cầu tại thờ đ ểm khảo sát so với QCVN 41:2016/BGTVT của Bộ Giao thông vận tả để các loại xe có số lượng trục khác nhau , có tải trọng khác nhau có thể hợp pháp qua cầu mà không gây nguy hiểm cho kết cấu Trong nội dung luận văn t c g ả chọn 01 cầu BTCT trên Đường tỉnh 913 và 01 cầu t ép tr n Đường tỉn 912 để tiến hành thực nghiệm v đ n g năng lực chịu tải của cầu Áp dụng p ương p p đ n g cầu theo tiêu chuẩn AASSHTO, từ kết quả đ n t c g ả chọn giả p p g a cường cho cầu thép là hàn bản t ép đ y dầm và dán vật liệu FRP cho cầu BTCT, từ kết quả tín to n đề xuất cắm biển tải trọng hợp p p trước

g a cường v sau g a cường cho 02 cầu chọn đ n g , đảm bảo phục vụ tốt cho việc vận chuyển hàng hoá và an toàn cho công trình cầu

Từ khóa: Đ n g , năng lực chịu tải, cầu thép, thiết kế, nâng cấp sửa chữa

Summary: The assessment of the load-carrying capacity of some bridges on the

transport system of Tra Vinh province and the design solution for improvement and repair is

to apply the method of bridge assessment to identify causes of damage and performance, the actual bearing load of the bridge; Demand for transportation of goods, from which solutions

to improve and repair Meanwhile, it is necessary to evaluate weight limit of the old bridges at the time when these bridges were monitored compared to QCVN 41:2016/BGTVT standard enacted by Ministry of Transport which allows vehicles with different axle and weight to pass the bridge without endangering its structure members In this thesis, a reinforced concrete bridge located on Provincial Road 913 and a steel bridge located on Provincial Road 912 were selected to carry out testing the bridge load capacity The standard used to assess in the study

is AASHTO LRFD Based on the results of the examination, using steel plate to add to the bottom of steel girder and FRP material to cover reinforced concrete beam bridge were chosen as two solutions to strengthen bridge performance Eventually, to ensure bridge safety and best service for the carriage of products, the research suggested the appropriate weight limit of bridges before and after the time when adding strength to these two selected bridges took place

Keyword: Evaluation, load-carrying capacity, steel bridge, reinforced concrete, strengthen

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do c ọn đề t 1

2 Đố tượng ng n cứu 1

3 P ạm v ng n cứu 1

4 Mục t u ng n cứu 1

5 P ương p p ng n cứu 2

6 Cấu trúc của luận văn 2

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẦU TRÊN ĐỊA BÀNTỈNH TRÀ VINH 3

1.1 SƠ LƯỢC ĐẶC ĐIỂM VÀ TÌNH HÌNH KINH TẾ-XÃ HỘI TỈNH TRÀ VINH 3 1.2 HIỆN TRẠNG MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH 3

1.2.1 Hệ t ống đường bộ 4

1.2.2 Hệ t ống cầu tr n đường bộ 5

1.3 HİỆN TRẠNG HƯ HỎNG CHỦ YẾU CÁC CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VİNH 6

1.3.1 Cầu tr n Quốc lộ 6

1.3.2 Cầu tr n Đường tỉn 6

1.3.3 Một số ư ỏng đặc trưng của c c cầu tr n địa b n tỉn Tr V n 8

KẾT LU N CHƯƠNG 1 12

CHƯƠNG 2.CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA CẦU 13

2.1.CƠ SỞ PHÁP LÝ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA CẦU 13

2.1.1 Cơ sở p p lý 13

2.1.2 C c p ương p p t ử tả cầu 13

2.1.3 C c p ương p p đ n g cầu 15

2.1.4 Đ n g cầu t eo ệ số sức ng v ệ số tả trọng 15

2.1.5.Quy trìn đ n g tả trọng t eo p ương p p đ n g ệ số tả trọng v

ệ số sức ng 17

2.2 ĐÁNH GIÁ NĂNG CHỊU TẢI MỘT SỐ CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH 21

2.2.1 Cơ sở lựa c ọn một số cầu để đ n g v n ng cấp tả trọng 21

2.2.2 Đ n g tả trọng ợp p p cầu Đạ Sư 22

2.2.3 Đ n g tả trọng ợp p p cầu Ba Động 35

KẾT LU N CHƯƠNG 2 43

CHƯƠNG 3.ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CẤP TẢI TRỌNG ĐỐI VỚIMỘT SỐ CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH 44

3.1 MỘT SỐ GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG TRONG CẦU BTCT VÀ CẦU THÉP 44

3.1.1 G a cường cầu BTCT v BTCT dự ứng lực 44

3.1.2 G a cường cầu t ép 44

3.1.3 Lựa c ọn g ả p p g a cường c o một số cầu Tr V n 45

3.2 THIẾT KẾ GIA CƯỜNG KẾT CẤU NHỊP CẦU ĐẠI SƯ 45

3.2.1 Cơ sở lý t uyết 45

3.2.2 T ết ế g a cường 46

3.3 THIẾT KẾ GIA CƯỜNG KẾT CẤU NHỊP CẦU BA ĐỘNG 51

3.3.1 Cơ sở tín to n g a cường bằng vật l ệu FRP đố vớ dầm BTCT DƯL 51

3.3.2 Tín to n tăng cường sức kháng uốn dầm bê tông ứng suất trước theo tiêu chuẩn ACI220, 2R-08 55

3.3.3 T ết ế g a cường ết cấu n ịp dầm 60

KẾT LU N CHƯƠNG 3 63

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)

Số hiệu

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Để p t tr ển n tế ã ộ của đất nước nó c ung v của tỉn Tr V n nó

r ng, v ệc đầu tư p t tr ển ạ tầng g ao t ông vận tả đóng va trò rất quan trọng

H ện nay, tỉn Tr V n có 03 tuyến Quốc lộ, 06 tuyến Đường tỉn v 42 tuyến Đường uyện vớ tổng c ều d 939,8 m đường v có 192 cầu; trong đó, c c cầu tr n 03 tuyến Quốc lộ được đầu tư cơ bản đ p ứng được n u cầu vận c uyển g ao lưu ng

óa p ục vụ tốt p t tr ển n tế ã ộ của tỉn

Đố vớ ệ t ống Đường tỉn v Đường uyện, có 141 cầu đang a t c, trong

đó cầu b tông cốt t ép có 108 cầu v cầu t ép có 33 cầu C c tuyến n y đã c o t ấy

n ều ạn c ế n ư ệ t ống g ao t ông c ưa đồng bộ v đặc b ệt l còn rất n ều cầu yếu ( oảng 37 cầu) Đ ều n y dẫn đến c ưa đảm bảo được n u cầu cấp t ết về vận

c uyển ng óa cũng n ư tồn tạ nguy cơ t ềm ẩn g y mất an to n g ao t ông

Tr n cơ sở đó, n ằm đ p ứng c c n u cầu tr n cùng vớ nguồn vốn đầu tư y dựng cơ bản của tỉn còn ạn c ế t ì v ệc đ n g ện trạng v đề uất g ả p p

t ết ế n ng cao năng lực c ịu tả của một số cầu tr n địa b n tỉn Tr V n l rất cần

t ết v cấp b c

2 Đối tượng nghiên cứu

Đề t t ến n ng n cứu đ n g năng lực c ịu tả của cầu v đề uất g ả

p p t ết ế n ng cấp sửa c ữa một số cầu (cầu b tông cốt t ép v cầu t ép) tr n ệ

t ống Đường uyện v Đường tỉn tr n địa b n tỉn Tr V n

3 Phạm vi nghiên cứu

Đ n g năng lực c ịu tả của một số cầu tr n ệ t ống Đường uyện v Đường tỉn tr n địa b n tỉn Tr V n Đề uất 2 cầu: 1 cầu BTCT v 1 cầu t ép

Đề uất c c g ả p p t ết ế n ng cấp sửa c ữa c o c c cầu nó tr n

4 Mục tiêu nghiên cứu

4.1 Mục tiêu tổng quát

Đ n g năng lực c ịu tả v đưa ra p ương n n ng cấp sửa c ữa một số cầu

tr n địa b n tỉn Tr V n

4.2 Mục tiêu cụ thể

Đ n g v p n loạ c c dạng ư ỏng của ệ t ống c c cầu tr n địa b n tỉn

Đ n g năng lực c ịu tả của một số cầu đặc trưng (1 cầu BTCT v 1 cầu

t ép) t uộc ệ t ống cầu được t ống

Đề uất c c p ương n t ết ế sửa c ữa v n ng cấp năng lực c ịu tả của c c

cầu nó tr n Từ đó có t ể đề uất g ả p p tổng t ể c o c c cầu tr n to n ệ t ống

5 Phương pháp nghiên cứu

P ương p p ng n cứu t ực ng ệm ết ợp vớ lý t uyết Trong đó:

- P ương p p t ực ng ệm: được p dụng để t ực ện c c p ép đo p ục vụ

c địn năng lực c ịu tả t ực tế của một số cầu được c ọn l m đố tượng ng n cứu

- P ương p p lý t uyết: y dựng mô ìn tín to n lý t uyết n ằm đ nh giá năng lực của ết cấu cầu v lựa c ọn g ả p p t ết ế đ p ứng n u cầu n tế - ỹ

t uật

6 Cấu trúc của luận văn

Để đạt được mục t u n u tr n, luận văn trìn b y trong 03 c ương

P ần mở đầu

C ương 1: Tổng quan về ệ t ống cầu tr n địa b n tỉn Trà Vinh

C ương 2: Cơ sở đ n g năng lực c ịu tả v c c g ả p p n ng cao năng lực

c ịu tả của cầu

C ương 3: Đề uất g ả p p n ng cấp tả trọng đố vớ một số cầu tr n địa b n tỉn Tr V n

Kết luận v ến ng ị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẦU TRÊN ĐỊA BÀN

b ển, nơ có 2 cửa sông (Cổ C n v Địn An)

Trà Vinh cách t n p ố Hồ C í M n 200 m đ bằng Quốc lộ 53, oảng

c c c ỉ còn 130 m nếu đ bằng Quốc lộ 60 và cách thành phố Cần T ơ 95 km

1.2 HIỆN TRẠNG MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH

Hiện trạng mạng lướ g ao t ông được thể hiện qua bản đồ quy hoạch giao

t ông đến năm 2020 v tầm n ìn đến năm 2030 n ư ở hình 1.1

Hình 1.1 Bản đồ quy hoạch giao thông tỉnh Trà Vinh

1.2.1 Hệ thống đường bộ

Hiện nay ệ t ống g ao t ông tr n địa b n tỉn to n Tỉnh có 03 tuyến Quốc lộ,

06 tuyến Đường tỉnh và 42 tuyến Đường huyện với tổng chiều d 939,8 m (trong đó

có tr n 700 m đường n ựa) ngo ra còn có c c tuyến đường g ao t ông nông t ôn

vớ tổng c ều d tr n 2.500 m vớ ết cấu bằng đan b tông cốt t ép, cấp p ố , v

tr n 200 m đường Đô t ị được n ựa óa

1.2.1.1 VềQuốc lộ

(1) Quốc lộ 53:

Đ y l tuyến đường huyết mạch nối từ QL1 (Vĩn Long) qua n ều trung tâm kinh tế xã hội của tỉn Tr V n v đấu nối vào QL54 tại xã Tập Sơn, uyện Trà Cú và cũng l tuyến đối ngoạ độc đạo của tỉn (đến thờ đ ểm hiện nay); với tổng chiều dài toàn tuyến là 168km Đoạn đ qua tỉnh Trà Vinh dài 126,5km, bắt đầu từ cầu Mây Tức ran Vĩn Long, v ết thúc giao QL.54 huyện Trà Cú (Trà Vinh), mặt nhựa rộng từ 7m đến 11m, nền rộng từ 9m đến 12m; r ng c c đoạn qua khu vực Đô t ị mặt nhựa rộng từ 12m đến 21m, nền rộng từ 16m đến 33m

(2) Quốc lộ 54:

Là tuyến đường trục ngang nối từ phà Vàm Cống (tỉn Đồng T p), cắt qua QL1 địa phận tỉn Vĩn Long v ết thúc tạ t n p ố Tr V n (g ao vớ QL53) với tổng chiều dài 152 km Đoạn đ qua tỉnh Trà Vinh dài 66,5km, bắt đầu từ ran Vĩn Long, v kết thúc giao QL.53 TP Trà Vinh, mặt nhựa rộng từ 6m đến 8m, nền rộng 9m

1.2.1.2 Về Đường tỉnh

(1) ĐT.911: d 36,4 m, đ ểm đầu g ao ĐT.912, đ ểm cuối giáp ranh tỉn Vĩn

Long, mặt nhựa rộng 5,5m, nền 9m

(2) ĐT.912: d 17,2 m, đ ểm đầu giao QL.54 xã Mỹ Chánh, huyện Châu

T n , đ ểm cuối giao QL.54 huyện Tiểu Cần, mặt nhựa rộng 6m, nền 9m

(3) ĐT.913: d 28,7 m, đ ểm đầu giao QL.53 TX.Duyên Hả , đ ểm cuối tại

Trung t m ã Đông Hải,mặt nhựa rộng 5,5m, nền 6,5m

(4) ĐT.914: d 36,5 m, đ ểm đầu g ao QL.53 ã Đại An, huyện Tr Cú, đ ểm

cuố g p đ H ệp Thạnh TX.Duyên Hải, mặt nhựa rộng 4-6m, nền 6-9m

(5) ĐT.915: d 49,797 m, đ ểm đầu g p sông T n D n (ran Vĩn Long),

đ ểm cuố g p QL.53 ã Đại An, huyện Trà Cú Hiện nay, tuyến đường n y đang được đầu tư y dựng t eo quy mô đường cấp IV, dự kiến o n t n năm 2017

(6) ĐT.915B: d 48,937 m, đ ểm đầu g ao QL.60 (đường dẫn vào cầu Cổ

Chiên) tạ ã Đức Mỹ, huyện Càng Long, đ ểm cuố g p ĐT.914 ã H ệp Thạnh, TX.Duyên Hả , đang đầu tư g a đoạn I từ g ao QL.60 (đường dẫn vào cầu Cổ Chiên) đến cầu Long Bình 3, dài 10,258 km, qui mô cấp III đồng bằng Đoạn II từ cầu Long Bìn 3 đếng p ĐT.914 ã H ệp T n , d 38,679 m, đường đất, chạy theo tuyến đ , qui hoạc đạt cấp IV đồng bằng

1.2.1.3.Về Đường huyện

Đường uyện có 42 tuyến vớ tổng c ều d 432,5 m, trong đó có 398,1 m đường l ng n ựa (c ếm 92,04 ), 11,4 m l đường đất (c ếm 2,63 ) v 23,0 m đường có ết cấu mặt bằng b tông cốt t ép (c ếm 5,31 ) Tất cả c c tuyến đã được đầu tư đảm bảo đạt t u c uẩn cấp VI đồng bằng, còn lạ 11,4 m đường đất cũng đã lập dự n đầu tư đảm bảo về quy mô v t u c uẩn tr n to n tuyến

1.2.2 Hệ thống cầu trên đường bộ

Hệ thống cầu tr n địa bàn tỉnh có 192 cầu; trong đó Quốc lộ 51 cầu với tổng chiều dài là 2.612,5m, Đường tỉnh 34 cầu với tổng chiều dài là 2.631,488m và Đường huyện 107 cầu với tổng chiều dài là 4.079,03m

1.2.2.1 Cầu bê tông cốt thép

Tổng số lượng cầu b tông cốt t ép l 84, quy mô cầu b tông cốt t ép vĩn cửu

vớ tổng c ều d 4.686,18 m Trong đó:

- Đối với hệ thống đường Quốc lộ có 51 cầu với tổng chiều dài là 2.631,5m khổ cầu đảm bảo cho 02 l n e lưu t ông (c ều rộng phần xe chạy trung bình từ 7,0m – 12,0m), tả trọng từ 25 đến 30 tấn trở lên phục vụ tốt cho viện vận chuyện hàng hóa

- Đối với hệ thống Đường tỉnh có 33 cầu với tổng chiều dài 2.595,488m khổ cầu đảm bảo cho 02 làn xe lưu t ông (c ều rộng phần xe chạy trung bình từ 6,0m – 7,0m, riêng cầu Ba Động tr n Đường tỉnh 913 chỉ có 4,0m), tả trọng 10 đến 18 tấn

- Đối với hệ thống Đường huyện có 75 cầu với tổng chiều dài 2.853,71m, về khổ cầu rộng từ 2m đến 7m, tải trọng từ 1,5 tấn đến 18 tấn

1.2.2.2.Cầu thép

Tr n địa b n tỉn ện nay có 33 cầu t ép với tổng chiều dài 1.094,32m, trong

đó c ếm đa số là cầu t ép tr n Đường huyện ( 31 cầu, tổng chiều dài là 986,32m),

tr n Đường tỉnh (02 cầu, dài 108m) Cầu t ép được đầu tư vớ tả trọng t ấp từ 2,8 tấn đến 13 tấn, ổ cầu từ 2,7m đến 5,5 m

1.3.HIỆN TRẠNG HƯ HỎNG CHỦ YẾU CÁC CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH

1.3.1 Cầu trên Quốc lộ

Các cầu trên Quốc lộ được đầu tư mạnh mẽ từ năm 2000 c o đến nay nên các cầu đảm bảo khai thác tốt có tải trọng từ 25 tấn trở lên.Quốc lộ có 51 cầu với tổng

(2) Cầu Trà Uông 2

Cầu có kết cấu bằng BTCT,chiều dài 55,8m gồm 03 nhịp 18.6 + 18.6 +18.6, sử dụng dầm I BTCT dự ứng lực, mặt rộng 7m, tải trọng thiết kế: H18-XB80, tải trọng khai thác hiện tại 18 tấn, được đưa v o sử dụng năm 2010 H ện tại, mặt cầu bị bong tróc lớp bê tông bảo vệ

(3) Cầu Đập Sen

Cầu có kết cấu bằng BTCT, chiều dài 74,468m gồm 03 nhịp 24.54 + 24.54

+24.54, sử dụng dầm I BTCT dự ứng lực, mặt cầu rộng 8m, tải trọng thiết kế XB80, được đưa v o sử dụng năm 2008 H ện tạ , ư ỏng khe co giãn

H18-(4) Cầu Bờ Xe

Cầu có kết cấu bằng BTCT, chiều dài 18,7m, 01 nhịp, sử dụng dầm I BTCT dự ứng lực, mặt rộng 7m, tải trọng thiết kế: H18-XB60, tải trọng khai thác hiện tại 18 tấn, được đưa v o sử dụng năm 2009 H ện tại, mặt cầu bị bong tróc lớp bê tông bảo vệ, ư hỏng khe co giãn

(5) Cầu Khưu Mang Cá

Cầu có kết cấu bằng BTCT,có chiều dài 50,34m gồm 03 nhịp 12.5 + 24.25 + 12.5, sử dụng dầm I BTCT dự ứng lực, mặt rộng 9m, tải trọng thiết kế: H18-X60, tải trọng khai thác hiện tại 18 tấn, được đưa v o sử dụng năm 2008 H ện tại, mặt cầu có dấu hiệu rạn nứt mặt dưới, mặt trên lớp BT nhựa bảo vệ bị bong tróc, mố bị xói và lún sụp tường trước mố

(6) Cầu Tập Ngãi

Cầu có kết cấu bằng BTCT 01 nhịp chiều dài 25,24m, sử dụng dầm I BTCT dự ứng lực, mặt rộng 9m, tải trọng thiết kế: H18-X60, tải trọng khai thác hiện tại 18 tấn, được đưa v o sử dụng năm 2008 H ện tại, mặt cầu có dấu hiệu rạn nứt mặt dưới, mặt trên lớp BT nhựa bảo vệ bị bong tróc, mố bị xói và lún sụp tường trước mố

(7) Cầu Cây Gáo

Cầu có kết cấu bằng BTCT 01 nhịp chiều dài 25,24m, sử dụng dầm I BTCT dự ứng lực, mặt rộng 9m, tải trọng thiết kế: H18-X60, tải trọng khai thác hiện tại 18 tấn, được đưa v o sử dụng năm 2008 H ện tại, mặt cầu có dấu hiệu rạn nứt mặt dưới; tuy nhiên, mố trụ và dầm còn tốt c ưa uất hiện dấu hiệu bất t ường

(8) Cầu Đại Sư

Cầu có kết cấu thép liên hợpchiều dài 72 m gồm 03 nhịp 21.0 + 30.0 + 21.0, 02 nhịp biên sử dụng dầm thép I1100, nhịp giữa sử dụng dầm thép I 1.500, mặt cầu rộng 6,3m, tải trọng thiết kế: H18-X60, tải trọng khai thác hiện tại 13 tấn, được đưa v o sử dụng năm 2003 H ện tại, mặt cầu lớp nhựa bảo vệ bị bong tróc, mặt cầu bị nứt có hiện tượng thấm nước, hệ mặt cầu dao động mạn , đặc biệt là nhịp giữa khi xe có tải trọng

từ 10-13 tấn lưu t ông qua cầu, bê tông thân mố bị nứt, tường cánh bị xói và lún sụt,

bê tông gờ chắn và hệ thống lan can bị nứt vỡ

(9) Cầu Ba Động

Cầu có kết cấu bằng BTCT, có chiều dài 122,7m, 05 nhịp 24.54m, sử dụng dầm I BTCT dự ứng lực, mặt rộng 4,6m, tải trọng thiết kế: H13-X60, tải trọng khai thác hiện tại 10 tấn, được đưa v o sử dụng năm 2000 H ện tại, mặt cầu bị bong tróc, khe co giãn bị ư hỏng, đầu dầm và hệ lan canxuất hiện vết nứt

(10) Cầu Kênh II

Cầu có kết cấu mố, trụ bằng BTCT, mặt lát gỗ, rộng 3,3m, có chiều dài 36m, 03 nhịp 12m, sử dụng dầm thép I, tải trọng thiết kế: 10 tấn, tải trọng khai thác hiện tại 8 tấn, cầu được sửa chữa gia cường đưa v o sử dụng năm 2013 H ện tại, dầm I bị rỉ, cọc tại mố bị nứt dọc

(11) Cầu Sông Giăng

Cầu có kết cấu bằng BTCT, có chiều dài 73,5m, 03 nhịp 24.54m, sử dụng dầm I BTCT dự ứng lực, mặt rộng 7m, tải trọng thiết kế: H13-XB60, tải trọng khai thác hiện tại 18 tấn, được đưa v o sử dụng năm 2007 H ện tại, mặt cầu rạn nứt cục bộ

1.3.3 Một số hư hỏng đặc trưng của các cầu trên địa bàn tỉnh Trà Vinh

1.3.3.1 Các hư hỏng đặc trưng đối với kết cấu cầu thép

- Cấp 0: Lớp sơn c c cấu kiện dàn chủ bị hỏng ở vài chổ riêng lẻ, cấu kiện hệ liên kết bị cong cục bộ

- Cấp I: Rỉ ít ở các cấu kiện dàn chủ, phần xe chạy bản nút, cấu kiện liên kiết, một số đ n t n bị lỏng yếu một cách các biệt, một số cấu kiện riêng lẻ bị biến dạng

-Cấp II: Rỉ nặng phần xe chạy, bản nút cấu kiện liên kết Rỉ ít ở cấu kiện chính của dàn, cả n óm đ n nối các cấu kiện chính bị lỏng yếu.Một vài liên kết cá biệt bị đứt

- Cấp III:Rỉ nặng ở các cấu kiện dàn chủ, phần xe chạy, bản nút và cấu kiện liên kết, gây ra giảm yếu tiết diện chịu lực, quá 10% lỏng đ n t n, có vết nứt mới ở cấu kiện dàn chủ, biến dạng v đứt thanh xiên d n do ư ỏng cơ ọc vì t u e đ m va

1.3.3.2 Các hư hỏng đặc trưng đối với kết cấu cầu bê tông cốt thép

- Cấp 0: Các vết nứt cá biệt trên bề mặt b tông có độ rộng ≤ 0.2mm, vỡ lớp bảo

hộ ở vài chổ n ưng ông lộ cốt thép

- Cấp I: Nhiều vết nứt trong b tông có độ mở rộng ≤ 0.2mm, vỡ lớp bê tông bảo hộ, lõi cốt thép ở một số chổ riêng lẻ, có hiện tượng khữ kiềm bê tông và xuất hiện vết n ũ vô ở một số chổ riêng lẻ trên bề mặt bê tông

- Cấp II: Các vết nứt riêng lẻ có độ rỗng ≤ 0.3mm, trong đó có c c vết nứt xuyên, vết nứt nghiêng ở sườn dầm, ư ỏng nặng bê tông bản do sự khử kiềm Hư hỏng nặng lớp bê tông bảo hộ và rỉ cốt thép Vết nứt trong kết cấu dự ứng lực quá 0,1 – 0,15mm Hư ỏng liên kết ngang giữa các dầm chủ

- Cấp III: Nhiều vết nứt lớn quá 0,3mm Rỉ nặng cốt t ép đến mức làm giảm yếu cốt t ép ơn 10 Hư ỏng nặng bê tông trên phần lớp bản

Một số hình ản ư ỏng đặc trưng của các công trình cầu trên địa bàn tỉnh Trà Vinh được thể hiện tr n c c ìn 1.2 đến 1.7

Hình 1.2.Nứt bản mặt cầu

Hình 1.3.Hư hỏng lớp bê tông bảo vệ mặt cầu

Hình 1.4.Hư hỏng lớp bê tông bảo vệ gờ lan can

Hình 1.5.Hư hỏng khe co giãn

Hình 1.6.Hư hỏng nặng lớp bê tông bảo vệ và cốt thép dầm chủ

Hình 1.7.Rỉ nặng cấu kiện dầm chủ, liên kết ngang cầu thép

là thép bị rỉ, các dầm dọc và dầm ngang ngang bị rỉ nặng gây giảm yếu tiết diện

Từ những kết quả khảo s t c c ư ỏng nêu trên, trong khi ngân sách của tỉnh Trà Vinh và Trung ương còn ạn chế c ưa t ể đầu tư y dựng mới thì việc đ n g năng lực chịu tải của cầu để có giải pháp sửa chữa, nâng cấp là rất cần thiết trong giai đoạn hiện nay; đồng thờ đ n g lại việc cắm biển tải trọng cầu tại thờ đ ểm khảo sát

so với QCVN 41:2016/BGTVT của Bộ GTVT để các loại xe có số lượng trục khác nhau, có tải trọng khác nhau có thể hợp pháp qua cầu mà không gây nguy hiểm cho kết cấu Tr n cơ sở đó đề xuất chọn 01 cầu BTCT tr n Đường tỉnh 913 và 01 cầu thép trên Đường tỉn 912 để tiến hành thực nghiệm và đ n g năng lực chịu tải thực tế của cầu Từ đó, đề xuất các giải pháp nâng cấp sửa chữa

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ CÁC GIẢI PHÁP

NÂNG CAO NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA CẦU

2.1 CƠ SỞ PHÁP LÝĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦACẦU

2.1.1 Cơ sở pháp lý

Căn cứ Luật G ao t ông đường bộ số 23/2008/QH12 ngày 13/11/2008;

Căn cứ Nghị địn 46/2015/NĐ-CP ngày 12/05/2015 của Chính phủ về Quản lý chất lượng và bảo trì công trình;

Căn cứ Nghị định số 11/2010/NĐ-CP ngày 24/02/2010 của Chính phủ quy định

về quản lý và bảo vệ kết cấu hạ tầng g ao t ông đường bộ và Nghị định số 100/2013/NĐ-CP ngày 03/9/2013 của Chính phủ về sửa đổi, bổ sung một số đ ều Nghị định số 11/2010/NĐ-CP;

đường bộ;

Căn cứ T ông tư số 84/2014/TT-BGTVT ngày 31/12/2014 của Bộ Giao thông Vận tả Quy định về tổ chức g ao t ông v đặt biển báo hiệu hạn chế trọng lượng xe qua cầu đường bộ;

Căn cứ T ông tư số 46/2015/TT-BGTVT ngày 07/9/2015 của Bộ Giao thông Vận tả Quy định về tải trọng, khổ giới hạn của đường bộ; lưu n e qu tải trọng,

xe quá khổ giới hạn, e b n íc tr n đường bộ; vận chuyển ng s u trường, siêu trọng; giới hạn xếp ng óa tr n p ương t ện g ao t ông đường bộ khi tham gia giao

2.1.2 Các phương pháp thử tải cầu [2],[3]

2.1.2.1 Phương pháp thử tải với tải trọng tĩnh

Những nội lực do tải trọng thử nghiệm gây ra xuất hiện ở bất kỳ bộ phận nào của công trìn cũng ông được vượt quá:

+ Nội lực do hoạt tải thẳng đứng tức thờ g y ra đã được chấp nhận trong thiết

kế với hệ số an toàn về tải trọng (hệ số vượt tải) bằng một và hệ số động khi thử nghiệm các công trình tính toán theo trạng thái giới hạn

+ 120% nội lực do tải trọng thẳng đứng tức thờ g y ra đã được chấp nhận trong thiết kế với hệ số động khi thử nghiệm các công trình tính toán theo ứng suất cho phép (theo tiêu chuẩn hiện hành)

+ Nội lực do hoạt tải thẳng đứng tức thờ g y ra, tương đương vớ năng lực chịu

Trọng lượng ô tô c ưa c ất tải cho phép lấy theo số liệu ở lý lịch xe

Trước khi bắt đầu thử nghiệm, nếu cần, ngườ lãn đạo công việc thử nghiệm sẽ chuẩn c óa t m sơ đồ chất tả đã dự kiến trước trong đề cương ay ế hoạch, có

ét đến thành phần thực tế và trọng lượng đúng của tải trọng thử nghiệm

Lần chất tả đầu tiên lên công trình cần tiến hành từ từ, kiểm tra sự làm việc của kết cấu ở từng g a đoạn theo chỉ số đọc được ở m y đo Thờ g an lưu tải trọng thử nghiệm ở mỗi vị trí định trước, được c định tùy thuộc t eo độ ổn định của m y đo:

độ sai lệch của biến dạng quan sát thấy trong 5 p út ông được vượt quá 5%

Việc chất tải thử nghiệm lên các bộ phận của cầu đang a t c t ực hiện số lần chất tải lập lạ 2 đến 3 lần (kể cả lần chất tải lần thứ nhất), tùy thuộc vào mức độ quan trọng của công trìn m ngườ lãn đạo thí nghiệm quyết định

Vị trí đặt dụng cụ đo đạc phải lựa chọn sao cho sau khi thử nghiệm có được hình ản tương đố đầy đủ về sự làm việc của kết cấu dưới tác dụng của tải trọng tức thời Để đo c uyển vị và biến dạng cần phải chọn những chi tiết và bộ phận kết cấu làm việc nguy hiểm (bất lợi) nhất dưới tải trọng cũng n ư c c c t ết và các liên kết cần được kiểm tra theo kết quả khảo sát hoặc theo các số liệu khác

2.1.2.2 Phương pháp thử tải với tải trọng động

Tùy theo các nhiệm vụ đặt ra, thử nghiệm động được tiến hành nhằm:

+ X c địn c c đạ lượng động do các hoạt tả động thực tế gây ra

+ X c địn c c đặc trưng động cơ bản của công trình: các tần số và các dạng dao động r ng, độ cứng động của công trìn , c c đặc trưng tắt dần của dao động

Để thử nghiệm nhằm làm sáng tỏ c c đạ lượng của tác dụng động do các tải trọng động gây ra, cần sử dụng các tải trọng nặng có thể đ dọc mặt cầu có gồ ghề, thì chúng sẽ làm phát sinh trong kết cấu c c dao động, các xung lực, các quá tải cục bộ …

Để c địn c c đặc trưng động của công trình cần phải sử dụng các loại tải trọng d động (hoạt tải), tải trọng rung, tải trọng gió, và các loại có khả năng l m p t

s n c c dao động ổn địn (trong đó có cả dao động tự do)

Những nơ đặt tải trọng g y dao động cũng n ư n ững nơ đo b ến dạng cần phả được chọn, có ét đến các loạ v c c dao động dự kiến xuất hiện

Khi thử cầu bằng tải trọng động phải cho xe chạy qua cầu nhiều lần với các tốc

độ c n au để làm rõ tính chất làm việc động của công trình Tốc độ xe chạy trên cầu gồm 20, 30, 40 50 và 60km/h, mỗi loại tốc độ phải chạy ít nhất 2 lần, tùy thuộc vào mỗi công trình cụ thể m người chủ trì thí nghiệm quyết định với mỗi loại tốc độ

Trong thời gian thử động, bằng các dụng cụ đo đạc tự ghi, cần phả g được các gia tốc và chuyển vị của cầu

2.1.2.3 Tải trọng thử và các sơ đồ tải trọng

Đối với thử tả động và thử tả tĩn , tải trọng thử có thể là c c e được lưu thông trên công trình Trước khi tiến hành thử tải cần c định lại tải trọng thử bằng cân chuyên dụng, sai số c o p ép ông được vượt quá 5%

Tùy t eo đặc đ ểm và yêu cầu của từng công trình mà có nhiều sơ đồ tải trọng

c n au Tuy n n, t ường có 3 sơ đồ tải trọng c ín :đúng tâm, lệch tâm trái và lệch tâm phải

2.1.3 Các phương pháp đánh giá cầu [2]

Theo tiêu chuẩn AASHTO, đối với công trình cầu đường bộ hiện nay có 3

2.1.4 Đánh giá cầu theo hệ số sức kháng và hệ số tải trọng[2]

Đ n g cầu theo hệ số sức kháng và hệ số tải trọng bao gồm ba nội dung:

2.1.4.1 Đánh giá tải trọng thiết kế

T eo p ƣơng p p đ n g cầu theo hệ số tải trọng và sức kháng, tải trọng

đ n g cấp thiết kế là hoạt tải HL93 Tải trọng đ n giá cấp thiết kế đƣợc đ n g ở

02 cấp độ:

- Độ tin cậy ở cấp độ thiết kế Inventory Rating (viết tắt là IR) kết cấu cầu có thể

sử dụng cầu an toàn trong tuổi thọ thiết kế

- Độ tin cậy cấp thấp ơn Operat ng Rat ng (v ết tắt l OR) l đ n g với hoạt tải cho phép lớn nhất có thể qua cầu, khi khai thác không giới hạn ở cấp độ OR sẽ làm giảm tuổi thọ của công trình cầu

Các cầu đạt với kiểm toán hoạt tải thiết kế ở cấp độ IR (hệ số đ n g RF ≥ 1)

DW là hệ số tải trọng của trọng lƣợng lớp phủ mặt cầu;

P là hệ số tải trọng của tải trọng t ƣờng xuyên không phải của kết cấu;

LL là hệ số tải trọng của hoạt tải;

DC làhiệu ứng do tải trọng bản thân kết cấu gây ra;

DW làhiệu ứng do tải trọng lớp phủ mặt cầu gây ra;

P làhiệu ứng do tải trọng t ƣờng xuyên không phải kết cấu gây ra;

LL làhiệu ứng do hoạt tải gây ra;

- Xe 3-S2 có 5 trục, chiều d cơ sở 12,5m, tải trọng 321kN;

- Xe 3-3 có 6 trục, chiều d cơ sở 16,5m, tải trọng 356kN

K đ n g tải trọng hợp pháp (xe 3, 3-S2 và 3-3), nếu chiều dài nhịp lớn ơn 24m thì ngoài xe hợp pháp còn có các xe khác trên nhịp, tải trọng của c c e n y được thay bằng tải trọng làn lấy là 3kN/m[2]

Việc đ n g tải trọng hợp pháp chỉ tiến hành khi hệ số đ n g tải trọng thiết

kế cấp OR nhỏ ơn 1 K đó cần phải cắm biển hạn chế tải trọng (biển 505b) theo QVCN 41-2016 [2]

2.1.4.3 Đánh giá tải trọng cấp phép

Đ y l cấp đ n g tải trọng thứ ba, cấp này chỉ áp dụng cho các cầu không cắm biển hạn chế tải trọng, ng ĩa l đ n g tải trọng thiết kế v đ n g tải trọng hợp pháp có hệ số đ n g RF ≥ 1 Đ n g tải trọng cấp phép là kiểm toán sự an toàn và khả năng c ịu tải của cầu trong quá trình cấp p ép c o c c p ương t ện có tải trọng vượt quá giới hạn cho phép

Ở nước ta hiện nay chỉ có e s u trường, siêu trọng mới xin cấp phép và giấy

p ép t ường cấp cho một chuyến đ oặc một số chuyến đ tr n n ững tuyến nhất định

Căn cứ vào thông số của xe xin cấp p ép (lưu lượng xe qua cầu, cấu hình xe, tải trọng trục xe, tải trọng tổng cộng, ) phải tiến hành tính toán hệ số đ n g RF, từ đó quyết định có cấp p ép ay ông K đ n g cầu theo tải trọng cấp p ép cũng cần phải chỉ rõ c c đ ều kiện g ao t ông lưu t ông tr n cầu (cấm các xe khác qua cầu, hạn chế tốc độ, .) phù hợp với mô hình kiểm to n để đảm bảo an toàn và tuổi thọ cho công trình cầu

2.1.5 Quy trình đánh giá tải trọng theo phương pháp đánh giá hệ số tải trọng và hệ số sức kháng [2]

Hình 2.1 Trình tự đánh giá tải trọng hợp pháp

2.1.5.2 Công thức đánh giá tải trọng

Công thức (2.1) có thể đƣợc viết gọn lạ n ƣ sau:

LL

HL LL

DL C

DL = hiệu ứng của tải trọng t ƣờng xuyên;

LL = Hiệu ứng của hoạt tả đ n g ;

K RF ≥ 1 tức là khả năng c ịu hoạt tải lớn ơn oặc bằng hiệu ứng của hoạt tải, bộ phận đ n g a t c đƣợc với hoạt tả đ n g á, trái lại khi RF < 1 bộ phận

đ n g ông a t c đƣợc với hoạt tả đ n g

Việc đ n g tải trọng đƣợc biểu thị tổng qu t n ƣ l một hệ số đ n g đối với một dạng tải trọng động nhất định, sử dụng công thức đ n g tổng quát

Theo AASHTO LRFD, qu trìn đ n g đƣợc thực hiện tại mỗi trạng thái giới hạn áp dụng và hiệu ứng tải với giá trị nhỏ nhất c định hệ số đ n g đ ều khiển

Công thức tổng qu t sau được sử dụng để c định mức đ n g tải trọng của mỗi cấu kiện đối với một hiệu ứng tải trọng riêng lẽ

2.1.6 Tính toán khả năng chịu tải C

Đối với trạng thái giới hạn cường độ, C được c định bởi

Hệ số điều kiện c (Condition factor):

Chỉ có vật liệu tốt dựa vào sự kiểm tra kỹ lưỡng mớ được xem xét trong việc

c định sức ng dan định của mặt cắt Hệ số sức kháng  được sử dụng trong

đ n g g ống n ư đối với thiết kế mới trong AASHTOLRFD P ương p p n y c ỉ

có giá trị đối với các cấu kiện trong tình trạng tốt hoặc thoả mãn Một khi cấu kiện đã

có ư ỏng và bắt đầu xuống cấp, sự không chắc chắn v t ay đổi sức kháng sẽ thay

không phản n được sự không chắc chắn đó

Hệ số đ ều kiện định ra sự suy giảm ước lượng để tính toán mức độ không chắc chắn trong sức kháng của các cấu kiện bị ư ỏng và sự tăng mức độ ư ỏng trong

đổi từ 0,85 đối với cấu kiện trong tình trạng xấu đến 1,0 đối với cấu kiện tốt hoặc thoả mãn

Mục tiêu của hệ số đ ều kiện l để tính toán mức độ tăng của sự không chắc chắn và những mất m t được dự báo trước trong tương la Nó ông dùng để tính toán cho những t ay đổi thực tế quan s t được của c c íc t ước vật lý P ương p p

n y l để lấy các thông tin của các cấu kiện kiểm tra và áp dụng nó vào trong việc xác định sức kháng của cấu kiện v sau đó áp dụng hệ số đ ều kiện sức ng để chiết giảm sức kháng của cấu kiện đã có ư ỏng vớ lý do n ư đã trìn b y ở trên

Hệ số hệ thống s (System factor):

Các cấu kiện kết cấu tương t c vớ n au để tạo thành một hệ thống kết cấu Khả

năng còn lại của cầu (bridge redundancy) là khả năng mang tải của hệ thống kết cấu

cầu sau có ư ại của một hoặc nhiều cấu kiện Hệ số hệ thống được nhân với sức

ng dan định, và liên hệ với mức độ của sự còn lại so với hệ thống kết cấu hoàn chỉnh Những cầu có tín dư thấp sẽ có khả năng của cấu kiện giảm do đó c úng có mức đ n g t ấp Các cầu ông có tín dư sẽ bị bất lợi khi yêu cầu các cấu kiện của

nó cung cấp mức độ an to n cao ơn so với các cầu tương tự vớ tín dư về hình dạng Mục đíc của s l để bổ sung một khả năng dự trữ v do đó độ tin cậy của cả hệ thống sẽ tăng từ cấp độ K a t c (đối với hệ thống có dự trữ) tới mục tiêu thực tế ơn đối với các hệ thống không có dự trữ tương ứng với cấp độ kiểm kê

2.1.7 Hiệu ứng tải trọng [1], [2]

2.1.7.1 Hiệu ứng tĩnh tải

 DC  DW  P

DL DC DW P (2.5)

DW: Hiệu ứng của tĩn tải lớp phủ và các thiết bị tiện ích;

P: Hiệu ứng của các tải trọng t ường uy n c ngo tĩn tải;

DC, DW: Hệ số tải trọng lần lượt của DC v DW được lấy theo bảng 2.1,

P: Hệ số tải trọng lần lượt của P được lấy bằng 1

Bảng 2.1.Hệ số tải trọng của hoạt tải theo TTGH

Loại

Tĩnh tải

Tĩnh tải

Tải trọng thiết kế Tải trọng

hoạt tả được quy định phụ thuộc vào nhiều yếu tố n ư l trạng thái giới hạn, lưu lượng

xe chạy, các loại cầu khác nhau, tính chất tác dụng của tải trọng, và được thể hiện qua bảng 2.2

Bảng 2.2.Hệ số tải trọng của tải trọng hợp pháp

Lưu lượng xe tải theo một chiều (ADTT)

2.1.7.2 Hiệu ứng hoạt tải

Hoạt tả đ n giácủa c c trường hợp cụ thể phù hợp với cấp đ n g được trình bày ở mục 2.1.4 Đ n g tải trọng thiết kế là một mức độ đ n g đầu tiên của cầu

sử dụng tải trọng xe HL93 và tiêu chuẩn thiết kế LRFD vớ c c íc t ước và tính chất của cầu trong đ ều kiện tại thờ đ ểm kiểm tra của nó Đó l t u c uẩn để đ n g cầu

cũ t eo y u cầu đồng bộ với tiêu chuẩn thiết kế cầu mới Trong khi kiểm tra, các cầu

cũ được xem xét ở mức độ tin cậy thiết kế (cấp độ kiểm kê) hoặc ở mức độ tin cậy thứ hai thấp ơn (có t ể so sánh với cấp độ tin cậy a t c) đối với trạng thái giới hạn cường độ

Kiểm toán trạng thái giới hạn mỏi dùng xe tải thiết kế với khoảng cách trục giữa đến trục sau 9m

Hệ số xung kích (1+IM) phụ thuộc vào nhiều vào hiện trạng lớp phủ mặt cầu, tình trạng khe co giãn và chất lượng đường đầu cầu Nếu n ư c c cấu kiện trên có dấu hiệu xuống cấp từ thờ đ ểm kiểm định thì cần phả đo lạ dao động để có được hệ số xung kích thực tế Nếu không thể đo t ì lấy (1 + IM) = 1 + 0,33 = 1,33 [1][2]

2.2 ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI MỘT SỐ CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH

2.2.1 Cơ sở lựa chọn một số cầu để đánh giá và nâng cấp tải trọng

Từ c c căn cứ v o c c dạng ư ỏng c ủ yếu của c c cầu BTCT v cầu t épqua

ết quả ểm tra ảo s t t ực tế, n u cầu vận c uyển ng óa để p t tr ển n tế ã

ộ , đảm bảo an n n , quốc p òng, b ển tả trọng a t c c n au của c c cầu tr n cùng một tuyến, … cầu Đạ Sư tr n đường tỉn 912 đạ d ện c o cầu t ép và cầu Ba Động nằm tr n đường tỉn 913 được c ọn l m đạ d ện c o cầu BTCT tr n địa b n tỉn Tr V n để t ến n đ n g ện trạng

2.2.2 Đánh giá tải trọng hợp pháp cầu Đại Sư

2.2.2.1.Giới thiệu chungCầu Đại Sư

Cầu Đạ Sư (Hình 2.2) nằm tr n Đường tỉn 912, tạ Km16+373 t uộc ã Tập Ngã , uyện T ểu Cần, l cầu dầm t ép l n ợp vớ bản BTCT có c ều d 72m gồm

03 n ịp 21.0 + 30.0 + 21.0; trong đó 02 n ịp b n sử dụng dầm t ép I1100 và n ịp

g ữa sử dụng dầm t ép I 1.400 Bề rộng cầu 6,3m vớ p ần e c ạy rộng 5,5 m Tả trọng t ết ế là H18-X60 Cầu Đạ Sư được đưa v o sử dụng năm 2000 p ục vụ vận

c uyển lưu t ông ng óa nố l ền a uyện T ểu Cần v C u T n

H ện tạ , mặt cầu lớp n ựa bảo vệ bị bong tróc, mặt cầu bị nứt có ện tượng

t ấm nước, ệ mặt cầu dao động mạn , th n mố bị rạn nứt, tường c n mố bị xói và lún sụt Mặt c, cầu c ỉ có tả trọng a t c 13 tấn (b ển cắm 13 tấn), trong đó

05 cầu tr n tuyến có tả trọng a t c 18 tấn (b ển cắm 18 tấn) Do vậy, để đảm bảo

an to n g ao t ông v c c cầu có tả trọng a t c đồng bộ tr n tuyến p ục vụ tốt c o

v ệc vận c uyển n óa, cần t ết p ả c ọn cầu Đạ Sư để t ến nh phân tích và

t ực ng ệm n ằm đ n g năng lực c ịu tả t ực tế để có g ả p p t ết ế n ng cấp

và sửa c ữa

Hình 2.2 Cầu Đại Sư

2.2.2.2 Đánh giá tải trọng hợp pháp cầu Đại Sư

a Tải trọng thử

Tải trọng thử trên cầu làmột xe tải (Hình 2.3) với khoảng cách và tải trọng các trục e được thể hiện trên bảng 2.3

Bảng 2.3 Khoảng cách và tải trọng các trục của xe tải đo

Stt Biển số xe Khoảng cách trục xe (m) Tải trọng trục xe (tấn)

b.Đo đạc độ võng các dầm chủ với tải trọng thử

Theo T ông tư số 84/2014/TT-BGTVT ngày 31/12/2014 của Bộ Giao thông Vận tải về Quy định về tổ chức g ao t ông v đặt biển báo hiệu hạn chế trọng lượng xe qua cầu đường bộ, cần thiết phả c định hệ số phân bố ngang thực tế của các dầm chủ ứng với các xe thử tải đối với các nhịp

Hình 2.3 Cân xe thử tải

c Nhịp 1, (L= 21m)

Hình 2.4 và 2.5 thể hiện c c sơ đồ xếp tải và các vị trí thiết bị đo c uyển vị các dầm chủ tại tiết diện giữa nhịp t eo p ương dọc cầu và ngang cầu của nhịp 1 Một số hình ản đo ngo ện trường được ghi lại trên các hình 2.6 và 2.7

Hỡnh 2.4 Xếp tải tĩnh và thiết bị đo tại giữa nhịp 1 theo phương dọc cầu

Khi đo đạc đƣợc giỏ trị độ vừng tại tiết diện giữa nhịp, hệ số phõn bố ngang của từng dầm chủ thực tế đƣợc c định và trỡnh bày trờn bảng 2.4 Giỏ trị hệ số phõn bố ngang lớn nhất sẽ đƣợc sử dụng để đ n g ện trạng của kết cấu nhịp 1

Hỡnh 2.5 Cỏc thế tải và thiết bị đo chuyển vị nhịp 1 theo phương ngang cầu

Hỡnh 2.6 Xếp xe thử tảitrờn nhịp 1

21000 sơ đồ gắn thiết bị đo nhịp 1

cầu suối

7300

9.35T 3200

T V

Ghi chú:

9150 1350

T V

5300

2400

5300 5300

500

T V

1800

T V

T V

750

Ghi chú:

1750 500

Thế tải đúng tâm - nhịp 1

750

500

T V

3000 500

Thế tải lệch tâm trái - nhịp 1

2400 3000

Hình 2.7 Gắn thiết bị đo tại tiết diện giữa nhịp1 Bảng 2.4 Chuyển vị của dầm chủ nhịp 21m với tải trọng thử

đạc (mm)

Hệ số phân bố ngang thực tế

1

Lệch tâm thượng lưu

Hình 2.8 Xếp tải tĩnh và thiết bị đo tại giữa nhịp 2 theo phương dọc cầu

Hình 2.9 Các thế tải và thiết bị đo chuyển vị nhịp 2 theo phương ngang cầu

Hình 2.10 Xếp xe thử tải trên nhịp 2

30000

13650 11800

T V

1750

750

500 500

ThÕ t¶i lÖch t©m tr¸i - nhÞp 2

5300 500

T V

1800

5300

2400

1800 5300

T V

1750

6300

2400

3000 6300

Hình 2.11 Gắn thiết bị đo tại tiết diện giữa nhịp2

K đo đạc đƣợc giá trị độ võng tại tiết diện giữa nhịp, hệ số phân bố ngang của từng dầm chủ thực tế đƣợc c định và trình bày trên bảng 2.5 Giá trị hệ số phân bố ngang lớn nhất sẽ đƣợc sử dụng để đ n g ện trạng của kết cấu nhịp 2

Bảng 2.5 Hệ số phân bố ngang thực đo nhịp 2

đạc (mm)

Hệ số phân bố ngang

2.2.3.3 Đánh giá hiện trạng về khả năng chịu lực của kết cấu nhịp

a Nhịp 1, (L= 21m)

(1) Đặc trưng vật liệu, tiết diện

Để đ n g ả năng c ịu tả t ực tế của ết cấu n ịp, cần t ết p ả c địn

íc t ước t ực tế (Bảng 2.6 v ìn 2.12) và cường độ b tông của bản mặt cầu (Bảng 2.7) R ng đố vớ dầm t ép, do ông t ể lấy mẫu để t í ng ệm n n cường độ tín

to n được lấy t eo t u c uẩn (Bảng 2.8)

Bảng 2.6 Các thông số mặt cắt ngang cầu

Hình 2.12 Kích thước tổng quát dầm I liên hợp với bản BTCT

Bảng 2.7 Tính chất cơ lý của bê tông

Bảng 2.8 Tính chất cơ lý của thép

Từ các thông số trên, c c đặc trưng ìn ọc của tiết diện dầm chủ được xác định và trình bày trên bảng 2.9 ứng vớ c c g a đoạn dầm t ép c ưa l n ợp, dầm thép liên hợp với bản BTCT trường hợp dài hạn và dầm thép liên hợp với bản BTCT trường hợp ngắn hạn

(2) Xác định sức kháng kết cấu nhịp

K ả năng c ịu uốn (ứng suất) của ết cấu n ịp được c địn bở :

C    R F (2.6)

Bảng 2.9 Đặc trưng hình học tiết diện dầm chủ nhịp 1

Dầm liên hợp LT (3n)

Dầm liên hợp ST (1n)