ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ THIẾT KẾ NÂNG CẤP SỬA CHỮA CẦU THẠNH PHÚ TRÊN ĐƢỜNG TỈNH 911, TỈNH TRÀ VINH LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN VĂN TRUNG ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ THIẾT KẾ NÂNG CẤP SỬA CHỮA CẦU THẠNH PHÚ TRÊN ĐƯỜNG TỈNH 911, TỈNH TRÀ VINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN VĂN TRUNG

ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ THIẾT KẾ NÂNG CẤP SỬA CHỮA CẦU THẠNH PHÚ TRÊN

ĐƯỜNG TỈNH 911, TỈNH TRÀ VINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

Đà Nẵng, Năm 2019

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN VĂN TRUNG

ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ THIẾT KẾ NÂNG CẤP SỬA CHỮA CẦU THẠNH PHÚ TRÊN

LỜI CẢM ƠN

Học v n n c n t n cảm ơn T ầy TS.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 Đà Nẵng, cùng g a đìn , bạn bè đã động viên 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 nhữngý kiến đóng góp từ phía các thầy cô và bạn bè đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện ơn Trân trọng cảm ơn !

LỜI CAM ĐOAN

Tô cam đoan đ y l công trìn ng n cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả tính toán nêu trong luận văn l trung t ực v c ƣa từng

đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Phan Văn Trung

ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ THIẾT KẾ NÂNG CẤP

SỬA CHỮACẦU THẠNH PHÚ TRÊN ĐƯỜNG TỈNH 911,

TỈNH TRÀ VINH

Học viên: Phan Văn Trung

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Mã số: 85.80.205

Lớp K36 X3CH TV - Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đ Nẵng

Tóm tắt: Đ n g năng lực chịu tải của cầu Thạn P ú tr n Đường tỉnh 911 trong hệ thống cầu

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 năng lực chịu tải thực tế của cầu 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 Nội dung luận văn t ến 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 AASHTOLRFR, từ kết quả

đ n giá chọn giả p p g a cường cho cầu là dán vật liệu FRP, tín to n đề xuất nâng cấp tải trọng, cắm biển tải trọng hợp p p trước g a cường v sau g a cường cho cầu Thạnh Phú tr n Đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh, 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 Thạnh Phú, thiết kế, nâng cấp sửa chữa

ASSESSMENT OF DOWNLOAD CAPACITY AND UPGRADED DESIGN

REPAIRING THANH PHU BRIDGE ON 911 STREET,

TRA VINH PROVINCE

Summary: Assessing the bearing capacity of Thanh Phu bridge on Provincial Road 911 in the

bridge system of Tra Vinh province and the solution of designing, upgrading and repairing is to apply the bridge evaluation methods to determine load capacity The reality of the bridge from which there are upgraded repair solutions At the same time, reassessment of the bridge load signals at the time of the survey compared to QCVN 41: 2016/BGTVT of the Ministry of Transport so that vehicles with different axes and loads can be cross bridges without endangering the structure The thesis content is experimentally conducted and assessed the load bearing capacity of the bridge Applying the bridge evaluation method according to AASHTO LRFR standard, from the results of the evaluation to select the reinforced solution for the bridge is FRP material, calculating the proposal to upgrade the load, plug the legal load signals before and after reinforcing Thanh Phu Bridge on Provincial Road 911, Tra Vinh Province, to ensure good service for the transport of goods and safety for the bridge

Keywords: Evaluation, load capacity of Thanh Phu bridge, design, upgrade and repair

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Đố tượng nghiên cứu 1

3 Phạm vi nghiên cứu 1

4 Mục tiêu nghiên 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 4

1.1 SƠ LƯỢC ĐẶC ĐIỂM VÀ TÌNH HÌNH KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH TRÀ VINH 4

1.2 HIỆN TRẠNG MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH 4

1.2.1 Hệ thống đường bộ 5

1.2.2 Hệ thống cầu tr n đường bộ 6

1.3 HIỆN TRẠNG HƯ HỎNG CHỦ YẾU CÁC CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VİNH 7

1.3.1 Cầu trên Quốc lộ 7

1.3.2 Cầu tr n Đường tỉnh 7

1.3.3 Một số ư ỏng đặc trưng của các cầu tr n địa bàn tỉnh Trà Vinh 9

KẾT LU N CHƯƠNG 1 13

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA CẦU 14

2.1 CƠ SỞ PHÁP LÝ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA CẦU 14

2.1.1 Cơ sở pháp lý 14

2.1.2 C c p ương p p t ử tải cầu 14

2.1.3 C c p ương p p đ n g cầu 16

2.1.4 Đ n g cầu theo hệ số sức kháng và hệ số tải trọng 16

2.1.5 Quy trìn đ n g tải trọng t eo p ương p p đ n g ệ số tải trọng và

hệ số sức kháng 19

2.1.6 Tính toán khả năng c ịu tải C 20

2.1.7 Hiệu ứng tải trọng 21

2.2 ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA CẦU THẠNH PHÚ TRÊN ĐƯỜNG TỈNH 911, TỈNH TRÀ VINH 23

2.2.1 Cơ sở lựa chọn cầu Thạn P ú tr n Đường tỉn 911 để đ n g v n ng cấp tải trọng 23

2.2.2 Đ n g sơ bộ hiện trạng của cầu Thạn P ú tr n Đường tỉnh 911 23

2.2.3 X c địn cường độ bê tông và cốt thép 25

2.2.4 Đo đạt với tải trọng thử tải tỉnh 26

2.2.5 Tính toán tải trọng cắm biển 30

2.2.6 Đ n g tải trọng hợp pháp của cầu Thạnh Phú 34

2.2.7 Kết luận kiến nghị đối với cầu Thạnh phú 36

KẾT LU N CHƯƠNG 2 37

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CẤP TẢI TRỌNG ĐỐI VỚI CẦU THẠNH PHÚ TRÊN ĐƯỜNG TỈNH 911, TỈNH TRÀ VINH 39

3.1 MỘT SỐ GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG TRONG CẦU BTCT VÀ BTCT DỰ ỨNG LỰC 39

3.1.1 Các giả p p g a cường cầu BTCT và BTCT dự ứng lực 39

3.1.2 Lựa chọn giả p p g a cường cho cầu Thạnh Phú 39

3.2 THIẾT KẾ GIA CƯỜNG KẾT CẤU NHỊP CẦU THẠNH PHÚ 40

3.2.1 Cơ sở tín to n g a cường bằng vật liệu FRP đối với dầm BTCT DƯL 40

3.3.2 Tín to n tăng cường sức kháng uốn dầm bê tông ứng suất trước theo tiêu chuẩn ACI220,2R-08 44

3.3.3 Thiết kế g a cường kết cấu nhịp dầm 49

KẾT LU N CHƯƠNG 3 53

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

2.5 Chuyển vị của các dầm chủ tại tiết diện giữa nhịp 1 28

1.6 Hư ỏng nặng lớp bê tông bảo vệ và cốt thép dầm chủ 12

2.7 Sơ đồ xếp tải và thiết bị đo t ử tả tĩn n ịp 1 t eo p ương dọc

3.2 Biến dạng dầm BTCT DƯL trường hợp phá hoạ đồng thời 41 3.3 Biểu đồ biến dạng dầm BTCT DƯL trường hợp tấm sợ đứt 42 3.4 Tăng cường sức kháng cắt cho dầm BTCT bằng tấm sợi FRP 48

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Để phát triển kinh tế xã hội của đất nước nói chung và của tỉnh Trà Vinh nói riêng, việc đầu tư p t tr ển hạ tầng giao thông vận tả đóng va trò rất quan trọng Hiện nay, tỉnh Trà Vinh có 03 tuyến Quốc lộ, 06 tuyến Đường tỉnh và 42 tuyến Đường huyện với tổng chiều d 927,54 m đường và có 189 cầu; Trong đó, c c cầu trên 03 tuyến Quốc lộ được đầu tư cơ bản đ p ứng được nhu cầu vận chuyển g ao lưu ng hóa phục vụ tốt phát triển kinh tế xã hội của tỉnh

Đối với hệ thống Đường tỉn v Đường huyện, có 138 cầu đang a t c, trong đó cầu bê tông cốt thép có 119 cầu và cầu thép có 19 cầu Các tuyến n y đã cho thấy nhiều hạn chế n ư ệ thống g ao t ông c ưa đồng bộ v đặc biệt là còn rất nhiều cầu yếu (khoảng 37 cầu) Đ ều này dẫn đến c ưa đảm bảo được nhu cầu cấp thiết về vận chuyển ng óa cũng n ư tồn tạ nguy cơ t ềm ẩn gây mất an toàn giao thông

Tr n cơ sở đó, n ằm đ p ứng các nhu cầu trên cùng với nguồn vốn đầu tư y dựng cơ bản của tỉnh còn hạn chế thì việc đ n g ện trạng v đề xuất giải pháp thiết kế nâng cấp sửa chữa cầu Thạn P ú tr n Đường tỉn 911 cũng n ư của một số cầu tr n địa bàn tỉnh Trà Vinh là rất cần thiết và cấp bách

2 Đối tượng nghiên cứu

Đề tài tiến hành nghiên cứu đ n g năng lực chịu tả v đề xuất giải pháp thiết

kế nâng cấp sửa chữa cầu Thạn P ú tr n Đường tỉnh 911, tỉn Tr V n cũng n ư của một số cầu trên hệ thống Đường huyện v Đường tỉn tr n địa bàn tỉnh Trà Vinh

3 Phạm vi nghiên cứu

Đ n g năng lực chịu tải của một số cầu trên hệ thống Đườnghuyện v Đường tỉnh trên địa bàn tỉnh Trà Vinh Cụ thể là cầu Thạn P ú tr n Đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh

Đề xuất các giải pháp thiết kế nâng cấp sửa chữa cho cầu Thạnh Phú trên Đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh

4 Mục tiêu nghiên cứu

4.1 Mục tiêu tổng quát

Đ n g năng lực chịu tả v đưa ra p ương n n ng cấp một số cầu tr n địa bàn tỉnh Trà Vinh

4.2 Mục tiêu cụ thể

Đ n g năng lực chịu tải, phân loại các dạng ư ỏng của cầu Thạnh Phú trên Đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh

Đề xuất giải pháp thiết kế nâng cấp tải trọng cầu Thạn P ú tr n Đường tỉnh

911, tỉnh Trà Vinh từ tải trọng khai thác thực tế 18 tấn lên 25 tấn để đồng bộ với tải trọng khai thác của tất cả các cầu trên tuyến

Từ đó có t ể đề ra p ương n tổng thể cho các cầu trên toàn hệ thống cầu trên địa bàn tỉnh Trà Vinh

5 Phương pháp nghiên cứu

P ương p p ng n cứu thực nghiệm kết hợp với lý thuyết

Trong đó:

- P ương p p t ực nghiệm:

Được áp dụng để thực hiện c c p ép đo p ục vụ c địn năng lực chịu tải thực

tế của cầu Thạn P ú tr n Đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh

-P ương p p lý t uyết:

Xây dựng mô hình tính toán lý thuyết nhằm đ n g năng lực của kết cấu cầu

và lựa chọn giải pháp thiết kế đ p ứng nhu cầu kinh tế - kỹ thuật

6 Cấu trúc của luận văn

Để đạt được mục tiêu trên luận văn trìn b y trong 03 c ương:

Phần mở đầu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH

1.1 Sơ lược đặc đ ểm và tình hình kinh tế - xã hội tỉnh Trà Vinh

1.2 Hiện trạng mạng lướ g ao t ông tr n địa bàn tỉnh Trà Vinh

1.3 Hıện trạng ư ỏng chủ yếu các cầu tr n địa bàn tỉnh Trà Vinh

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 p p lý đ n gı năng lực chịu tải của cầu

2.2 đ n gı năng lực chịu tải của cầu thạn p ú tr n đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CẤP TẢI TRỌNG ĐỐI VỚI CẦU THẠNH PHÚ TRÊN ĐƯỜNG TỈNH 911, TỈNH TRÀ VINH

3.1 Một số giả p p g a cường trong cầu BTCT và BTCT dự ứng lực 3.2 Thiết kế g a cường kết cấu nhịp cầu Thạnh Phú

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẦU TRÊN ĐỊA BÀN

TỈNH TRÀ VINH

1.1 SƠ LƯỢC ĐẶC ĐIỂM VÀ TÌNH HÌNH KINH TẾ-XÃ HỘI TỈNH TRÀ VINH

Tr V n l một tỉn nằm p ía Đông đồng bằng sông Cửu Long cóvị trí tọa độ

g ớ ạn từ 9°31'46" đến 10°4'5" vĩ độ Bắc v từ 105°57'16" đến 106°36'04" n độ Đông P ía Bắc v T y Bắc g p tỉn Vĩn Long,p ía Đông Bắc g p tỉn Bến Tre ngăn c c bở sông Cổ C n (một n n sông T ền), p ía T y Nam g p tỉn Sóc Trăng ngăn c c bở sông Hậu, Nam v Đông Nam g p b ển Đông vớ ơn 65 m bờ

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 t eo ướng Quốc lộ 53, oảng c c c ỉ còn 130 m nếu đ t eo ướng Quốc lộ 60 và cách T n p ố Cần

T ơ 95km

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 dài 927,54 m (trong đó

có tr n 800 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

(2) Quốc lộ 54:

Là tuyến đường trục ngang nối từ cầu Vàm Cống (tỉn Đồng T p), cắt qua QL.1 địa phận tỉn Vĩn Long v ết thúc tại T n p ố Tr V n (g ao vớ QL.53) với tổng chiều dài 152 m Đoạn đ qua tỉnh Trà Vinh dài 66,5km, bắt đầu từ ran Vĩn Longv kết thúc giao QL.53 Thành phố Trà Vinh, mặt đường nhựa rộng từ 6m đến 8m, nền đường rộng 9m

1.2.1.2 Về Đường tỉnh

(1) ĐT.911: Dài 56,6 m, đ ểm đầu giáp ranh tỉn Vĩn Long (ĐT.906), mặt

đường nhựa rộng 5,5m, nền đường rộng 9m

(2) ĐT.912: Dài 36,94 m, đ ểm đầu giao QL.54 xã Tân Hùng, huyện Tiểu Cần,

đ ểm cuối thị trấn Mỹ Long, huyện Cầu Ngang, mặt đườngnhựa rộng 6m, nền đường rộng 9m

(3) ĐT.913: Dài 28,7 m, đ ểm đầu giao QL.53 Thị xã Duyên Hải, đ ểm cuối tại

trrung t m ã Đông Hải,mặtđường nhựa rộng 5,5m, nền đường rộng 6,5m (Nay chuyển thành QL.53B)

(4) ĐT.914: Dài 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, thị xã Duyên Hải, mặt đường nhựa rộng 4-6m, nền đường rộng từ 6,5 -9m

(5) ĐT.915: Dài 49,8 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,mặt đường nhựa rộng 5,5 - 7m, nền đường rộng 9m

(6) ĐT.915B: Dài 48,94 m, đ ểm đầu g ao QL.60 (đường dẫn vào cầu Cổ

Chiên) tạ ã Đức Mỹ, huyện C ng Long, đ ểm cuố g p ĐT.914, xã Hiệp Thạnh,thị

xã 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 10,26km, qui mô cấp III đồng bằng Đoạn II từ cầu Long Bìn 3 đếng p ĐT.914, xã Hiệp Thành, dài 38,68km hiện là đường đất, chạy theo tuyến đ , qu oạc đạt cấp IV đồng bằng

1.2.1.3 Về Đường huyện

Đường uyện có 42 tuyến vớ tổng c ều d 462,77 m, trong đó có 406,57 m đường l ng n ựa (c ếm 87,86%), 33,2 m l đường đất (c ếm 7,17 ) v 23,0 m đường có ết cấu mặt bằng b tông cốt t ép (c ếm 4,97 ) Tất cả c c tuyến đã được đầu tư đảm bảo đạt t u c uẩn cấp VI đồng bằng, còn lạ 33,2 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 189 cầu; trong đó Quốc lộ 51 cầu với tổng chiều dài là 2.612,5md, Đường tỉnh 41 cầu với tổng chiều dài là 2.596,1dm và Đường huyện 97 cầu với tổng chiều dài là 3.712,5dm

1.2.2.1 Cầu bê tông cốt thép

Tổng số lượng cầu b tông cốt t ép l 170 cây, quy mô cầu b tông cốt t ép vĩn cửu vớ tổng c ều ơn 8.362md Trong đó:

- Đối với hệ thống đường Quốc lộ có 51 cầu với tổng chiều dài là 2.631,5md khổ cầu đảm bảo c o 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 41 cầu với tổng chiều dài 2.596,14dmkhổ cầu đảm bảo c o 02 l n e lưu t ông (c ều rộng phần xe chạy trung bình từ 5,0m – 7,0m (Riêng cầu Ba Động và cầu Kênh II tr n Đường tỉnh 913 chiều rộng phần xe chạy chỉ

có 4,0m), tả trọng khai thác của các cầu tr n Đường tỉnh từ 10 đến 30 tấn

- Đối với hệ thống Đường huyện có 97 cầu với tổng chiều dài là 3.712,5dm, về

khổ cầu rộng từ 2m đến 7m, tải trọng từ 1,5 tấn đến 18 tấn

1.2.2.2 Cầu thép

Trên địa b n tỉn ện nay có 19 cầu t ép với tổng chiều dài 558,32md, trong

đó c ếm đa số là cầu t ép tr n Đường huyện (16 cầu, tổng chiều dài là 483,32md),

tr n Đường tỉnh (03 cầu, dài 75m) Cầu t ép được đầu tư vớ tả trọng t ấp từ 2,8 tấn đến 13 tấn, ổ cầu từ 2,7m đến 5,5m

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

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

vệ, khe co giãn bị ư ỏng

(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 74,46m 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 H18-XB80, được đưa v o sử dụng năm 2008 H ện tạ ư ỏng khe co giãn, đường vào cầu

bị lún sụp, xuất hiện nhiều ổ gà

(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 HL93, tải trọng khai thác hiện tại 30 tấn, được đưa v o sử dụng năm 2009 H ện tại, mặt cầu bị bong tróc lớp bê tông bảo vệ, ư ỏng khe co giãn, đường vào cầu bị lún sụp

(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 bê tông 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 hợpBTCT chiều dài 72 m gồm 03 nhịp 21 + 30 + 21,

02 nhịp biên sử dụng dầm thép I1100, nhịp giữa sử dụng dầm thép I 1.540, bề rộng cầu 6,3m, phần xe chạy 5,5m, tải trọng thiết kế H18-X60, tải trọng khai thác hiện tại 13 tấn, được đưa v o sử dụng năm 2000 Hiện 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, gồm 05 nhịp 24.54m, sử dụng dầm I BTCT dự ứng lực, khổ cầu rộng 4,6m, tải trọng thiết kế H13-X60,được đưa v o sử dụng năm 2000, tải trọng khai thác hiện tại 10 tấn Hiện tại, mặt cầu bị bong tróc, khe co giãn bị ư ỏng, 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 kế10 tấn, tải trọng khai thác hiện tại 8 tấn, cầu được sửa chữa g a 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

(12) Cầu Tân An

Cầu có kết cấu bằng BTCT, có chiều dài 70,4m, gồm 03 nhịp, sử dụng dầm I BTCT dự ứng lực, mặt rộng 5,5m, tải trọng thiết kế H13-X60, tải trọng khai thác hiện tại 13 tấn, được đưa v o sử dụng năm 2002 H ện tại, mặt cầu bị rạn nứt, tường mố bị nứt, đầu dầm,hệ lan canxuất hiện vết nứt, đường vào cầu cầu bị lún

(13) Cầu Thạnh Phú

Cầu có kết cấu bằng BTCT với chiều dài 73,8m, gồm 03 nhịp 24.54m, sử dụng dầm I BTCT dự ứng lực căng trước, bề rộng mặt cầu 7,0m, bề rộng lớp phủ mặt cầu 6,0m, hoạt tải thiết kế 18 tấn, tải trọng khai thác hiện tại 18 tấn, được đưa v o sử dụng năm 2008 Hiện tại các khe co giản bị biến dạng cơ bản vẫn còn sử dụng được, lớp phủ mặt cầu còn tốt, mô đất hình nón bị nứt nẻcó dấu hiệu bị sụt trượt

(14) Cầu Ba Sát

Cầu có kết cấu bằng BTCT với chiều dài 36m, gồm 03 nhịp 12m, sử dụng dầm

I BTCT, mặt rộng 5,5m, tải trọng khai thác hiện tại 10 tấn, được đưa v o sử dụng năm

2002 Hiện tại các khe co giản bị biến dạng ư ỏng,dầm chủ, tường mố bị rạn nứt lộ cốt t ép, m ta ly đường vào cầu bị nứt nẻcó dấu hiệu bị sụt trượt

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 tr n địa bàn tỉnh Trà Vinh được thể hiện trên các Hình 1.2 đến 1.7

Hình 1.2.Nứt tường hộ lan 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

ổ gà Đối với cầu thép, các ư ỏng chủ yếu là thép bị rỉ, các dầm dọc và dầm 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 ây 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 cầu Thạn P ú tr n Đường tỉnh 911 để tiến hành thực nghiệm và đ n g năng lực chịu tải thực tế của cầu Từ đó, đề xuất giải pháp nâng cao năng lực chịu tải của cầu

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 LÝ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA CẦU

2.1.1 Cơ sở pháp lý

Căn cứ Luật Giao thông 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;

Căn cứ QCVN41:2016/BGTVT về Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về báo hiệu 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

tả đứng của công trình

- Những nội lực do tải trọng thử nghiệm gây ra trên các bộ phận của công trình được thử nghiệm ông được nhỏ ơn c c trị số nội lực do hoạt tải nặng nhất (các xe đặc biệt nặng) chạy tr n đường gây ra

- Trọng lượng c c p ương t ện vận tả được sử dụng làm tải trọng thử nghiệm cần được kiểm tra, c m n trước khi tiến hành công việc.Sai số về trọng lượng của các tải trọng thử nghiệm này phải nhỏ ơn 5

- 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 địn trước, được c định tùy thuộc t eo độ ổn định của máy 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

t ông tr n công trìn 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 chính: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:

- Đ n g tải trọng thiết kế

- Đ n g tải trọng hợp pháp

- Đ n g tải trọng cấp phép

Trong phạm v đề tài chỉ chú trọng đến hai cấp đ n g tải trọng l đ n g tải trọng thiết kế v đ n g tải trọng hợp p p để đ n g tải trọng cầu phục vụ cắm biển hạn chế tải trọng cầu theo QCVN41:2016/BGTVT Khi cần đ n g tải trọng cấp phép thì thực hiện theo Hướng dẫn đ n g cầu AASHTO 2014

2.1.4.1 Đánh giá tải trọng thiết kế

T eo p ương 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 g cấp thiết kế được 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)

t ì cũng đạt đ n g c o tải trọng thiết kế cấp OR và mọi tải trọng hợp pháp.Hệ số

Trong đó: DC Hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân kết cấu;

DW Hệ số tải trọng của trọng lượng lớp phủ mặt cầu;

P Hệ số tải trọng của tải trọng t ường xuyên không phải của kết

cấu;

LL Hệ số tải trọng của hoạt tải;

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

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

P Hiệu ứng do tải trọng t ường xuyên không phải kết cấu gây ra;

LL Hiệu ứng do hoạt tải gây ra;

IM Tải trọng xung kích

2.1.4.2 Đánh giá tải trọng hợp pháp

Tải trọng hợp pháp là các xe 3, 3-S2 và 3-3(Hình 2.1), cụ thể n ư sau:

- Xe 3 có ba trục, chiều d cơ sở 5,7m, tải trọng 223kN;

- 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

Hình 2.1 Các loại xe đánh giá

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]

2.1.5.2 Công thức đánh giá tải trọng

Công thức (2.1) có thể được viết gọn lạ n ư sau:

LL

HL LL

DL C

RF   

(2.2)

Trong đó: RF Hệ số đ n g ;

C Khả năng c ịu tải của bộ phận đ n g ;

DL Hiệu ứng của tải trọng t ường xuyên;

LL Hiệu ứng của hoạt tả đ n g ; HL= C – DL là khả năng c ịu hoạt tải

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 được với hoạt tả đ n g , tr lại khi RF < 1 bộ phận

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

Việc đ n g tải trọng được biểu thị tổng qu t n ư 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, quá trìn đ n g được 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 quátđược 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

Rn Sức ng dan định của cấu kiện;

fR Ứng suất c o p ép được quy định trong Tiêu chuẩn

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

đổii lớn (độ không đồng nhất là tăng lên) và hệ số sức kháng  đối với thiết kế mới 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 tương la của cấu kiện đó trong g a đoạn giữa 2 đợt kiểm tra Hệ số đ ều kiện c thay 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 b o 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 p 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 t ấp 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

Trong đó: DC Hiệu ứng của tĩn tải bản thân;

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

PHiệu 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 hợp

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

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 CỦA CẦU THẠNH PHÚ TRÊN ĐƯỜNG TỈNH 911,TỈNH TRÀ VINH

2.2.1 Cơ sở lựa chọn cầu Thạnh Phú trên Đường tỉnh 911 để đánh giá và nâng cấp tải trọng

Từ c c dạng ư ỏng c ủ yếu của c c cầu BTCT v qua 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 T ạn P ú tr n Đường tỉn 911 có ết cấu BTCT có tả trọng tương đố t ấp so

vớ c c cầu được y dựng mớ về sau Vì t ế c ọn cầu T ạn P ú tr n Đường tỉn

911 để t ến n đ n g ện trạng, từ đó đề uất g ả p p g a cường bằng vật l ệu FRP n ằm n ng cấp tả trọng khai thác của cầu, cũng n ư tìm ra g ả p p c o c c cầu tương tự tr n c c tuyến Đường tỉn , Đường uyện tr n địa b n tỉn Tr V n

2.2.2 Đánh giá sơ bộ hiện trạngcủa cầu Thạnh Phú trên Đường tỉnh 911

2.2.2.1.Giới thiệu chung

Cầu T ạn P ú(Hình 2.3, 2.4) trên Đường tỉn 911 tạ Km03+770 t uộc ã

T ạn P ú, uyện Cầu Kè, tỉn Tr V n Cầu có ết cấu bằng BTCT gồm 03 n ịp

g ản đơn 3 24,5m; Bề rộng to n cầu 7,0m, p ần e c ạy 6,0m, gờ lan can 0,5m; Kết cấu n ịp dầm BTCT DƯL căng trước, mặt cắt ngang gồm 4 dầm khoảng c c dầm 1,8m v c c dầm l n ết vớ n au bở 5 dầm ngang(Hình 2.5); Kết cấu mố dạng c ữ

U bằng BTCT; Trụ cầu BTCT dạng ống n òm; Lan can, tay vịn ết cấu bằng t ép; Hoạt tả t ết ế là H18.Cầu được đưa v o sử dụng năm 2008 có n ệm vụliên thông tuyến đường uyết mạc từ Tr V n đ Vĩn Long, Cần T ơ, đảm bảo an n n quốc phòng và p ục vụ vận c uyển c y ăn tr , ng óa nông sản của u vực cũng n ư

p ục vụ c o v ệc vận c uyển nguy n vật l ệu cụm công ng ệp mớ ìn t n của ã

T ạn P ú

Hình 2.3 Cầu Thạnh Phú

Hình 2.4 Cầu Thạnh Phú cắm biển hạn chế tải trọng 18 tấn

Hình 2.5 Các dầm chủ và dầm ngang cầu Thạnh Phú

2.2.2.2 Đánh giá hiện trạng

H ện tạ , c c dầm c ủ v dầm ngang c ưa t ấy dấu ệu bất t ường, gố cấu bằng cao su tìn trạng l m v ệc bìn t ường, c c e b ến dạng cơ bản vẫn còn tốt, ết cấu lan can tay vịn bằng t ép đã được sơn lạ vẫn ở trạng t l m v ệc tốt, lớp p ủ mặt cầu còn tốt Tả trọng a t c c ỉ 18tấn(Hình 2.4); trong đó các cầu còn lạ tr n tuyến n y có tả trọng a t ctừ 18 tấn đến 30 tấn Hơn nữa, do nhu cầu vận c uyển hàng hóa, nông sản, t ết bị đố vớ cụm công ng ệp mớ ìn t n của ã T ạn Phú nên cầu T ạn P ú cần t ết t ến n p n tíc t ực ng ệm n ằm đ n g năng lực c ịu tả t ực tế v đề ra g ả p p t ết ế n ng cấp năng lực c ịu tả n ằmp ục vụ tốt ơn c o n u cầu p t tr ển n tế ã ộ của vùng

2.2.3 Xác định cường độ bê tông và cốt thép

Dựa v o c c t u c uẩn TCXDVN 239-2006, TCVN 9335: 2012, 9357: 2012

và 9334: 2012, ết quả cường độ b tông của ết cấu BTCT dầm c ủ v mố trụ cầu bằng súng bật nẩy Bảng 2 3

Bảng 2.3 Cường độ bê tông của dầm chủ và mố trụ cầu

Cường độ BT (MPa); Rhcht

Nhận xét bảng 2.3: T eo đ ều 5.4.2.1 22TCN 272-05cường độ b tông của

dầm dự ứng lực y u cầu tố t ểu (28MPa) v cường độ mố trụ cầu lớn ơn y u cầu tố

t ểu (16MPa)

2.2.4 Đo đạt với tải trọng thử tải tỉnh

2.2.4.1 Tải trọng thử tảicầu

Xe t ử tả gồm 2 c ếc, mỗ e gồm nặng oảng 18 tấn (Hìn 2.6), g y ệu ứng tương đương vớ đo n e H18 ( ông ể e nặng) Tả trọng trục e v oảng

Phương ngang b

2.2.4.2 Thử tải trọng tĩnh kết cấu nhịp1

Hình 2.7 và 2.8 t ể ện c c sơ đồ ếp tả v c c vị trí t ết bị t eo p ương dọc cầu v ngang cầu đo ứng suấtb ến dạng t ớ dướ v c uyển vị của c c dầm c ủ tạ t ết

d ện g ữa n ịp 1

Hỡnh 2.7 Sơ đồ xếp tải và thiết bị đo thử tải tĩnh nhịp 1 theo phương dọc cầu

Hỡnh 2.8.Sơ đồ xếp tải và thiết bị đo thử tải tĩnh nhịp 1 theo phương dọc cầu

8600

V Ghi chú:

V độ võng 5.91T

3400

84C-028.33 6.29T 4.96T6.55T 6.45T 84C-028.77 4.97T

6000

7000

500 500

800 1800 1800 1800 800 500

cầu thạnh phú

6000

7000

500 500

Bảng 2.5.Chuyển vị của các dầm chủ tại tiết diện giữa nhịp 1

Nhận xét bảng 2.5: Hệ số p n bố ngang của c c dầm c ủ trong n ịp 1 lớn ơn

ệ số p n p ố ngang t eo p ƣơng p p nén lệc t m, gần bằng ệ số p n bố ngang tín t eo p ƣơng p p đòn bẩy v n ỏ ơn ệ số p n bố ngang tín t eo 22TCN 272-

05

Bảng 2.6.Hệ số phân bố ngang của các dầm nhịp 1

Các dầmchủ Hệ số phân bố ngang ứng với các thế tải