Tài liệu đánh giá năng lực chịu tải và đề xuất giải pháp sửa chữa cầu phú lệ km2+5, thị xã quảng trị

iii ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SỬA CHỮA CẦU PHÚ LỆ - KM2+5, THỊ XÃ QUẢNG TRỊ Học viên: Nguyễn Đức Quang Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông. Mã số: 85.80.205 Khóa: K36 Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng. Tóm tắt: Đánh giá năng lực chịu tải của cầu Phú Lệ tại Km2+5 trên tuyến đường Phú Lệ thuộc xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã Hải Phú, huyện Hải Lăng và đề xuất giải pháp sửa chữa là áp dụng các phương pháp đánh giá cầu để xác định các nguyên nhân hư hỏng, năng lực chịu tải thực tế của cầu; nhu cầu vận chuyển hàng hoá, từ đó có giải pháp sửa chữa. Đồng thời đánh giá lại việc cắm biển tải trọng cầu tại thời điểm khảo sát so với QCVN 41:2016/BGTVT của Bộ Giao thông vận tải 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 tác giả chọn 01 cầu dầm thép trên đường Phú Lệ để tiến hành thực nghiệm và đánh giá năng lực chịu tải của cầu. Áp dụng phương pháp đánh giá cầu theo tiêu chuẩn AASSHTO, từ kết quả tính toán đề xuất cắm biển tải trọng hợp pháp cho cầu chọn đánh giá, đảm bảo phục vụ tốt cho việc vận chuyển hàng hoá và an toàn cho công trình cầu.. Từ khóa: Đánh giá, năng lực chịu tải, giải pháp sửa chữa cầu. EVALUATION OF THE LOAD CAPACITY AND PROPOSED THE REPAIR SOLUTION FOR PHU LE BRIDGE - KM2 + 5, QUANG TRI COMMUNE Practitioner: Nguyen Duc Quang Major: Civil Engineering. Code: 85.80.205 Course: K36 Polytechnic University - Danang University. Summary: Assessing the load capacity of Phu Le bridge at Km2 + 5 on Phu Le route of Hai Le commune, Quang Tri town and Hai Phu commune, Hai Lang district and proposing the repair solution to apply the method of bridge evaluation to identify the causes of failure, the actual load capacity of the bridge; demand for goods transportation, from which there is a fix solution. At the same time, reassessment of the bridge load plate 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 legal. cross bridges without endangering the structure. In the thesis content, the author chooses 01 steel girder bridge on Phu Le street to conduct experiments and evaluate the load bearing capacity of the bridge. Applying the evaluation method of bridge according to AASSHTO standard, from the results of calculation, proposing the legal loading of the plate for the bridge to select the assessment, ensuring good service for transporting goods and safety for the bridge construction. Keywords: Evaluation, load capacity, bridge repair solution. iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................i LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... ii TÓM TẮT ................................................................................................................... iii MỤC LỤC .....................................................................................................................iv DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................vi DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................... viii MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................1 4. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................1 5. Bố cục luận văn .....................................................................................................2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG GIAO THÔNG KHU VỰC THỊ XÃ QUẢNG TRỊ ..................................................................................................................3 1.1. Sơ lược về tình hình kinh tế - xã hội xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã Hải Phú, huyện Hải Lăng ...............................................................................................................3 1.2. Hiện trạng mạng lưới giao thông khu vực thị xã (trong đó nhấn mạnh khu vực xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã Hải Phú, huyện Hải Lăng) ........................................3 1.3. Hiện trạng cầu Phú Lệ tại Km2+5 ............................................................................4 1.3.1. Vị trí xây dựng ................................................................................................ 4 1.3.2. Quy mô công trình ..........................................................................................5 1.3.3. Đánh giá sơ bộ hiện trạng ...............................................................................7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 .............................................................................................. 12 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI ...........13 2.1. Cơ sở pháp lý đánh giá năng lực chịu tải công trình cầu .......................................13 2.2. Cơ sở lý thuyết xác định năng lực chịu tải ............................................................. 13 2.2.1. Các phương pháp thử tải cầu .......................................................................13 2.2.2. Các phương pháp đánh giá cầu ....................................................................15 2.2.3. Đánh giá cầu theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng .................................15 2.2.4. Quy trình đánh giá tải trọng theo phương pháp đánh giá hệ số tải trọng và hệ số sức kháng .............................................................................................................17 2.2.5. Tính toán khả năng chịu tải C .......................................................................19 2.2.6. Hiệu ứng tải trọng ........................................................................................20 2.3. Xác định sức chịu tải bằng phương pháp lý thuyết ................................................21 v 2.3.1. Đặc trưng vật liệu, tiết diện ...........................................................................21 2.3.2. Đặc trưng hình học mặt cắt đoạn giữa dầm ..................................................23 2.3.3. Sức kháng uốn dương - Trạng thái giới hạn cường độ .................................29 2.3.4. Xác định trục trung hòa dẻo Yp và mômen dẻo Mp ......................................31 2.3.5. Mômen chảy..................................................................................................36 2.3.6. Sức kháng uốn dương của mặt cắt liên hợp đặc chắc ...................................38 2.3.7. Tính toán nội lực ........................................................................................... 40 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .............................................................................................. 40 CHƯƠNG 3. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CẦU PHÚ LỆ TẠI KM2+5 BẰNG THỰC NGHIỆM VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO, SỬA CHỮA ................41 3.1. Trình tự và khối lượng thực hiện ............................................................................41 3.1.1. Thị sát công trình, đo vẽ hiện trạng cầu cũ ...................................................41 3.1.2. Công tác trước khi đặt tải ..............................................................................41 3.1.3. Công tác thử tải tĩnh ......................................................................................41 3.1.4. Công tác thử tải động ....................................................................................44 3.2. Số liệu hiện trường .................................................................................................44 3.2.1. Xác định cường độ bê tông ...........................................................................44 3.2.2. Kết quả thử tải ............................................................................................... 44 3.3. Kết quả phân tích ....................................................................................................54 3.3.1. Thử tải tĩnh ....................................................................................................54 3.3.2. Thử tải trọng động ........................................................................................56 3.4. Đề xuất tải trọng khai thác......................................................................................58 3.4.1. Xác định hệ số đánh giá RF ..........................................................................58 3.4.2. Đề xuất cắm biển tải trọng theo QCVN 41:2016/BGTVT ........................... 59 3.5. Đề xuất giải pháp sửa chữa.....................................................................................60 3.5.1. Sửa chữa, bổ sung hệ thống lan can, tay vịn .................................................60 3.5.2. Sửa chữa thoát nước mặt cầu ........................................................................60 3.5.3. Cải tạo hệ liên kết dọc dưới, bản biên bị ăn mòn .........................................60 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .............................................................................................. 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................65 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................66 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 2.1. Hệ số tải trọng của hoạt tải theo TTGH 20 2.2. Hệ số tải trọng của tải trọng hợp pháp 21 2.3. Các thông số mặt cắt ngang cầu 22 2.4. Tính chất cơ lý của bê tông 22 2.5. Tính chất cơ lý của thép 23 2.6. Đặc trưng hình học dầm thép không liên hợp 24 2.7. Đặc trưng hình học dầm thép liên hợp BTCT dưới tác dụng tải trọng dài hạn 3n=24 25 2.8. Đặc trưng hình học dầm thép liên hợp BTCT dưới tác dụng tải trọng ngắn hạn n=8 26 2.9. Đặc trưng hình học dầm thép liên hợp BTCT dưới tác dụng tải trọng ngắn hạn n=8 27 2.10. Tổng hợp đặc trưng hình học dầm thép liên hợp BTCT 28 2.11. Bảng thông số mặt cắt ngang 30 2.12. Bảng bố trí cốt thép trong bề rộng hữu hiệu bản mặt cầu 30 2.13. Bảng thông số các thành phần lực dẻo 31 2.14. Bảng các trường hợp xác định vị trí trục trung hòa dẻo 32 2.15. Bảng xác định vị trí trục trung hòa dẻo Yp 34 2.16. Bảng xác định mômen dẻo Mp 35 2.17. Bảng xác định mômen chảy My 37 2.18. Bảng kiểm tra sức kháng uốn dương của mặt cắt liên hợp đặc chắc 39 2.19. Bảng nội lực do tĩnh tải gây ra cho 1 dầm 40 2.20. Bảng nội lực do 1 xe đo tải tác dụng lên 1 dầm đã xét đến xung kích 40 3.1. Khoảng cách và tải trọng các trục của xe tải đo 42 3.2. Kết quả cường độ bê tông và siêu âm 44 3.3. Kết quả đo đạc ứng suất tại hiện trường 45 3.4. Kết quả đo đạc chuyển vị tại hiện trường 46 3.5. Kết quả đo tần số và chu kỳ kết cấu nhịp 47 3.6. Kết quả đo chuyển vị động và hệ số xung kích kết cấu nhịp 47 3.7. Kết quả đo tần số và chu kỳ kết cấu nhịp 48 3.8. Ứng suất thớ dưới và thớ trên dầm thép tại mặt cắt giữa nhịp N2 54 3.9. Độ võng của các dầm tại giữa nhịp N1 55 3.10. Hệ số phân bố ngang của các dầm chủ 56 3.11. Kết quả phân tích tần số và chu kỳ dao động của kết cấu nhịp 56 vii Số hiệu bảng Tên bảng Trang 3.12. Hệ số xung kích kết cấu nhịp N1, N2 56 3.13. Kết quả tần số và chu kỳ của kết cấu mố trụ 57 3.14. Kết quả chuyển vị động của kết cấu mố trụ 58 3.14. Đánh giá tải trọng theo ứng suất tại giữa nhịp (Trạng thái giới hạn sử dụng) 58 3.15. Hệ số đánh giá RF đối với mô-men theo TTGHCĐ I 59 3.16. Hệ số đánh giá RF đối với lực cắt theo TTGHCĐ I 59 3.17. Xác định tải trọng cắm biển 59 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang 1.1. Toàn cảnh Cầu Phú Lệ 4 1.2. Mặt chính diện, mặt bằng cầu và mặt cắt ngang tại mố 6 1.3. Mặt cắt ngang tại trụ 7 1.5. Ăn mòn ở bản biên dưới và bản biên trên dầm chủ 10 1.6. Kết cấu dầm ngang, hệ liên kết dọc dưới đã bị ăn mòn toàn bộ 11 1.7. Bản mặt cầu BTCT 11 1.8. Kết cấu mố cầu 12 1.9. Kết cấu trụ cầu 12 2.1. Trình tự đánh giá tải trọng hợp pháp 18 2.2. Kích thước tổng quát dầm I liên hợp với bản BTCT 22 2.3. Kích thước tổng quát dầm I liên hợp với bản BTCT tính toán momen dẻo 30 2.4. Các trường hợp xác định vị trí trục trung hòa dẻo 31 3.1. Kiểm tra cường độ bê tông bằng súng bật nẩy 41 3.2. Xếp xe thử tải tĩnh trên nhịp N2 43 3.3. Sơ đồ xếp tải tĩnh và thiết bị đo tại giữa nhịp theo phương dọc cầu nhịp N2 (với 3 thế tải: lệch tâm trái, đúng tâm, lệch tâm phải) 43 3.4. Biểu đồ tần số thử tải động kết cấu mố M1 49 3.5. Biểu đồ chuyển vị động thử tải động kết cấu mố M1 49 3.6. Biểu đồ tần số thử tải động kết cấu mố M2 50 3.7. Biểu đồ chuyển vị động thử tải động kết cấu mố M2 50 3.8. Biểu đồ tần số thử tải động kết cấu trụ T1 51 3.9. Biểu đồ chuyển vị động thử tải động kết cấu trụ T1 51 3.10. Biểu đồ tần số thử tải động kết cấu nhịp N1 52 3.11. Biểu đồ chuyển vị động thử tải động kết cấu nhịp N1 52 3.12. Biểu đồ tần số thử tải động kết cấu nhịp N2 53 3.13. Biểu đồ chuyển vị động thử tải động kết cấu nhịp N2 53 3.14. Cải tạo hệ liên kết dọc, bản biên và sơn toàn bộ cầu 62 3.15. Chi tiết lan can tay vịn cầu dầm thép liên hợp bản BTCT 63 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Tuyến đường Phú Lệ dài 5km là tuyến đường nối liền xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã Hải Phú, huyện Hải Lăng. Trong tương lai không xa tuyến đường trên sẽ kết nối với cao tốc Cam Lộ - La Sơn và Quốc lộ 1 với các khu di tích như: Thánh địa La Vang, Khu di tích Quốc gia đặc biệt Thành Cổ Quảng Trị, Khu lưu niệm cố Tổng Bí thư Lê Duẩn … Do vậy tuyến đường trên có tác động lớn đến sự phát triển kinh tế - xã hội của thị xã Quảng Trị, huyện Hải Lăng nói riêng và tỉnh Quảng Trị nói chung. Trên tuyến có 03 cầu dầm thép và 01 cầu bản BTCT. Các cây cầu trên được triển khai thi công và bàn giao đưa vào sử dụng từ những năm 1980. Tuy nhiên từ trước đến nay do khó khăn về nguồn kinh phí nên không được quan tâm sửa chữa, khắc phục hư hỏng. Điều này dẫn đến chưa đảm bảo được nhu cầu cấp thiết về vận chuyển hàng hóa cũng như tiềm ẩn nguy cơ gây mất an toàn giao thông cao. Hiện tại những cây cầu trên không có tài liệu thiết kế hoặc hồ sơ hoàn công nào cả. Tuy lưu lượng tham gia trên tuyến thấp nhưng tải trọng khai thác xe tải là rất lớn vì có mỏ đất khai thác tại thôn Phước Môn, xã Hải Lệ và mỏ cát sạn tại thôn Như Lệ, xã Hải Lệ. Do vậy việc xác định sức chịu tải thực tế để quyết định tải trọng khai thác và đề xuất giải pháp cải tạo, sửa chữa là rất cần thiết. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định năng lực chịu tải của cầu Phú Lệ tại Km2+5. - Đề xuất cắm biển tải trọng khai thác. - Đề xuất giải pháp cải tạo, sửa chữa. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu là Công trình cầu Phú Lệ tại Km2+5 trên tuyến đường Phú Lệ. - Phạm vi nghiên cứu: + Xác định sức chịu tải công trình bằng tính toán lý thuyết và từ số liệu đo đạc thực nghiệm. + Đề xuất cắm biển tải trọng khai thác. + Đề xuất giải pháp cải tạo sửa chữa. 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm. + Phương pháp lý thuyết: từ số liệu cấu tạo cầu, áp dụng bài toán lý thuyết để xác định sức chịu tải. 2 + Phương pháp thực nghiệm: Thực hiện thí nghiệm, thử tải công trình cầu Phú Lệ và đi xác định năng lực chịu tải công trình. 5. Bố cục luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, luận văn gồm 3 chương: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG GIAO THÔNG KHU VỰC THỊ XÃ QUẢNG TRỊ CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CÔNG TRÌNH CẦU CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CẦU PHÚ LỆ TẠI KM2+5 BẰNG THỰC NGHIỆM VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO, SỬA CHỮA 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG GIAO THÔNG KHU VỰC THỊ XÃ QUẢNG TRỊ 1.1. Sơ lược về tình hình kinh tế - xã hội xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã Hải Phú, huyện Hải Lăng Xã Hải Lệ nằm ở phía Tây Nam của thị xã Quảng Trị có diện tích tự nhiên 64,75 km2, có vị trí tương đối thuận lợi để giao lưu với các xã lân cận, đặc biệt là cầu nối trung tâm với các xã Hải Lâm, Hải Phú, Triệu Thượng và trung tâm thị xã Quảng Trị. Xã Hải Lệ chủ yếu phát triển sản xuất nông, lâm nghiệp, thủy sản và tiểu thủ công nghiệp - dịch vụ nông thôn với nhịp độ nhanh, hiệu quả cao, bền vững và phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của địa phương. Xã Hải Phú nằm ở phía Tây Bắc của huyện Hải Lăng, tiếp giáp với thị xã Quảng Trị có diện tích tự nhiên 17,45 km2, là một khu vực có vị trí địa lý và tầm quan trọng về chiến lược phát triển kinh tế, văn hoá - xã hội trên địa bàn huyện Hải Lăng. Trong những năm qua xã Hải Phú đã có nhiều chính sách đầu tư nhằm ưu tiên phát triển mạnh các cụm, điểm công nghiệp - làng nghề nhằm đẩy nhanh tốc độ phát triển kinh tế - xã hội. Thị xã Quảng Trị thuộc vùng đồng bằng nằm ở phía Nam của tỉnh Quảng Trị có diện tích tự nhiên 72,92 km2, với vị trí địa lý như sau: - Phía Bắc và phía Tây giáp huyện Triệu Phong; - Phía Đông và phía Nam giáp huyện Hải Lăng và huyện Đakrông. Thị xã Quảng Trị có Quốc lộ 1A và đường sắt Bắc – Nam đi qua, có đường thủy nội địa nối chiến khu Ba Lòng với cảng Đông Hà và cảng Cửa Việt; Là đô thị nằm trên tuyến hành lang kinh tế Đông – Tây và có các đầu mối giao thông quan trọng là Quốc lộ 1, Quốc lộ 49C, Tỉnh lộ 580 nối với 2 huyện Triệu Phong, Hải Lăng và các địa phương trong và ngoài tỉnh. Đó là tiềm năng dồi dào tạo ra thế mạnh không những trong việc giao lưu phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội của thị xã mà còn là cầu nối cho sự phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội với các địa phương trong và ngoài tỉnh. 1.2. Hiện trạng mạng lưới giao thông khu vực thị xã (trong đó nhấn mạnh khu vực xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã Hải Phú, huyện Hải Lăng) Hiện nay hệ thống giao thông trên địa bàn thị xã Quảng Trị gồm 03 tuyến Quốc lộ dài 7,1km, 06 tuyến đường tỉnh dài 8,07km và 61 tuyến đường huyện, đường đô thị dài 54,5km. Ngoài ra còn có các tuyến đường giao thông nông thôn và giao thông nội phường với tổng chiều dài 69,2km. 4 Mạng lưới giao thông khu vực xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã Hải Phú, huyện Hải Lăng chưa phát triển, chủ yếu các tuyến đường kết nối với Quốc lộ 1 được đầu tư xây dựng đạt tiêu chuẩn đường cấp IV đồng bằng. Ngoài ra các tuyến đường liên thôn, nội thôn chủ yếu là đường đất và đường bê tông xi măng được đầu tư xây dựng theo phương châm nhà nước và nhân dân cùng làm. Đường Phú Lệ dài 5km là tuyến đường nối liền xã Hải Phú, huyện Hải Lăng với xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị. Tuyến đường này có nền đường rộng 6,5m; mặt đường rộng 3,5m với kết cấu mặt đường láng nhựa. Tuyến đường này kết nối với đường Nguyễn Hoàng, Lê Lợi để tạo thành hệ thống giao thông liên hoàn kết nối các xã phía Tây thị xã Quảng Trị và phía Bắc huyện Hải Lăng với Quốc lộ 1. Đồng thời tuyến đường này thường xuyên vận chuyển vật liệu xây dựng từ mỏ đất và cát sạn trên địa bàn xã Hải Lệ cung cấp cho các địa phương trong và ngoài tỉnh. Ngoài ra đây còn là tuyến đường huyết mạch vận chuyển nông sản của người dân các thôn Phước Môn, Như Lệ và Tân Mỹ và đảm bảo công tác phòng chống thiên tai, tìm kiếm cứu nạn trong mùa mưa bão. 1.3. Hiện trạng cầu Phú Lệ tại Km2+5 1.3.1. Vị trí xây dựng Cầu Phú Lệ nằm trên đường Phú Lệ tại Km2+5 thuộc xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị, tỉnh Quảng Trị (Hình 1.1). Hình 1.1. Toàn cảnh Cầu Phú Lệ 5 1.3.2. Quy mô công trình - Kết cấu chính: + Sơ đồ kết cấu nhịp: gồm 2 nhịp giản đơn L = 2x12,0(m) bằng dầm thép I550, bản mặt cầu BTCT. + Mặt cắt ngang có 6 dầm thép I550 khoảng cách 63cm + Bề rộng toàn cầu: B=3,7+2x0,15 = 4,0(m). + Mố cầu kiểu mố dạng cột bằng BTCT 20MPa, đá 1x2. + Trụ cầu dạng trụ khung BTCT. - Hoạt tải: + Hoạt tải thiết kế cũ: Không cắm biển hạn chế tải trọng. + Hoạt tải thiết kế mới: Đề xuất cắm biển tải trọng. Sơ đồ bố trí chung được thể hiện hình 1.2 và hình 1.3. 6 CÁÖU SÄÚ 3 - KM2 + 05.00 MÀÛT CÀ?T MÄÚ - TL: 1/500 CÀ?T DOÜC CÁÖ U - TL: 1/200 400 370 34 63 20 35 30 63 80 63 100 30 400 100 63 34 30 35 20 ? NG TR? MÀÛT BÀ?NG - TL: 1/200 1200 1047 1200 1047 100 43 110 1450 50 NH?P N2 NH?P N1 110 43 50 550 Hình 1.2. Mặt chính diện, mặt bằng cầu và mặt cắt ngang tại mố 35 530 5 35 30 390 ? I LÃNG 1228 110 30 100 250 1200 15 100 2400 1200 1228 55 25 15 3900 7 MÀÛ T CÀÕT TRUÛ - TL: 1/500 400 370 15 55 25 15 1030 35 70 40 380 95 15 40 15 40 35 500 95 50 50 40 10 540 35 40 100 Hình 1.3. Mặt cắt ngang tại trụ 1.3.3. Đánh giá sơ bộ hiện trạng 1.3.3.1. Kết cấu nhịp Mặt cắt ngang gồm 6 dầm thép có tiết diện I550*180*8 (mm) chiều dài nhịp 12m, các dầm thép không được sơn bảo vệ nên hiện trạng đã bị ăn mòn rất nhiều, đặc biệt các dầm biên tại vị trí thoát nước từ bản mặt cầu đã bị thối hết toàn bộ bản biên dưới (hình 1.4 và hình 1.5). Các dầm chủ liên kế với nhau bằng 5 dầm ngang và bản mặt cầu, hệ liên kế dọc dưới đã bị gỉ và hư hỏng toàn bộ (hình 1.6). 8 9 Hình 1.4. Hư hỏng dầm biên tại vị trí lỗ thoát nước từ bản mặt cầu 10 Hình 1.5. Ăn mòn ở bản biên dưới và bản biên trên dầm chủ 11 Hình 1.6. Kết cấu dầm ngang, hệ liên kết dọc dưới đã bị ăn mòn toàn bộ 1.3.3.2. Bản mặt cầu Chiều dày bản mặt cầu 15cm nhỏ hơn chiều dày tối thiểu yêu cầu 22TCN 27205 và TCVN 11823:2017 là 17,5cm. Bản mặt cầu BTCT chưa thấy xuất hiện vết nứt và dấu hiệu bất thường về khả năng chịu lực (Hình 1.7). Phía trên bản mặt cầu chỉ bố trí gờ chắn bánh cao khoảng 10cm, không có lan can tay vịn, không đảm bảo an toàn cho phương tiện lưu thông. Không bố trí ống thoát nước, nước từ bản mặt cầu chảy qua lỗ thoát nước và xuống trực tiếp dầm thép gây gỉ biên dưới và sườn dầm tại vị trí lỗ thoát nước. Hình 1.7. Bản mặt cầu BTCT 12 1.3.3.3. Kết cấu mố cầu Mố cầu chưa thấy xuất hiện dấu hiệu bất thường. Tuy nhiên, bề mặt không được bằng phẳng do cấu tạo ván khuôn (Hình 1.8). Hình 1.8. Kết cấu mố cầu 1.3.3.4. Kết cấu trụ cầu Nói chung, các trụ chưa xuất hiện dấu hiệu bất thường ảnh hưởng lớn đến khả năng chịu lực. Tuy nhiên, bề mặt không được bằng phẳng do cấu tạo ván khuôn (Hình 1.9). Hình 1.9. Kết cấu trụ cầu KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 Qua kết quả kiểm tra, khảo sát cho thấy rằng hiện trạng kết cấu nhịp dầm thép và dầm biên tại các vị trí lỗ thoát nước từ mặt cầu bị gỉ rất nghiêm trọng. Từ những kết quả khảo sát các hư hỏng nêu trên, việc đánh giá năng lực chịu tải của cầu để có giải pháp sửa chữa là rất cần thiết trong giai đoạn hiện nay. Đồng thời đánh giá lại việc cắm biển tải trọng cầu tại thời điểm 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. 13 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CÔNG TRÌNH CẦU 2.1. Cơ sở pháp lý đánh giá năng lực chịu tải công trình cầu Căn cứ Luật Giao thông đường bộ số 23/2008/QH12 ngày 13/11/2008. Căn cứ Luật Xây dựng số 50/2014/QH13 ngày 18/6/2014. Căn cứ Nghị định số 46/2015/NĐ-CP ngày 12/5/2015 của Chính phủ về Quản lý chất lượng và bảo trì công trình xây dựng. Căn cứ Thông tư số 26/2016/TT-BXD ngày 26/10/2016 của Bộ Xây dựng Quy định một số nội dung về quản lý chất lượng và bảo trì công trình xây dựng. Căn cứ Thông tư số 03/2011/TT-BXD ngày 06/4/2011 của Bộ Xây dựng về việc hướng dẫn hoạt động kiểm định, giám định và chứng nhận đủ điều kiện đảm bảo an toàn chịu lực, chứng nhận sự phù hợp về chất lượng công trình xây dựng. Căn cứ Thông tư số 52/2013/TT-BGTVT ngày 12/12/2013 của Bộ Giao thông vận tải quy định về quản lý, khai thác và bảo trì công trình đường bộ. Căn cứ Thông tư số 46/2015/TT-BGTVT ngày 07/9/2015 của Bộ Giao thông vận tải Quy định về tải trọng, khổ giới hạn của đường bộ; công bố tải trọng, khổ giới hạn của đường bộ; lưu hành xe quá tải trọng, xe quá khổ giới hạn, xe bánh xích trên đường bộ; vận chuyển hàng siêu trường, siêu trọng và giới hạn xếp hàng hóa trên phương tiện giao thông đường bộ khi tham gia giao thông trên đường bộ. Căn cứ QCVN 41:2016/BGTVT Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về báo hiệu đường bộ. Căn cứ Công văn số 5382/BGTVT-KCHT ngày 13/5/2014 của Bộ Giao thông vận tải về việc rà soát và thay thế biển báo giới hạn tải trọng cầu trên đường bộ. 2.2. Cơ sở lý thuyết xác định năng lực chịu tải 2.2.1. Các phương pháp thử tải cầu [2] 2.2.1.1. 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 trình cũng không được vượt quá: + Nội lực do hoạt tải thẳng đứng tức thời gây 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 thời gây 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). 14 + Nội lực do hoạt tải thẳng đứng tức thời gây ra, tương đương với năng lực chịu tải đứng của công trình. Những nội lực do tải trọng thử nghiệm gây ra trên các bộ phận của công trình được thử nghiệm không được nhỏ hơn các trị số sau: Nội lực do hoạt tải nặng nhất (các xe đặc biệt nặng) chạy trên đường gây ra. Trọng lượng các phương tiện vận tải được sử dụng làm tải trọng thử nghiệm cần được kiểm tra, xác minh trước khi tiến hành công việc. Sai số về trọng lượng của các tải trọng thử nghiệm này phải nhỏ hơn 5%. Trọng lượng ô tô chưa chất tải cho phép lấy theo số liệu ở lý lịch xe. Trước khi bắt đầu thử nghiệm, nếu cần, người lãnh đạo công việc thử nghiệm sẽ chuẩn xác hóa thêm sơ đồ chất tải đã dự kiến trước trong đề cương hay kế hoạch, có xét đến thành phần thực tế và trọng lượng đúng của tải trọng thử nghiệm. Lần chất tải đầu tiên lên công trình cần tiến hành từ từ, kiểm tra sự làm việc của kết cấu ở từng giai đoạn theo chỉ số đọc được ở máy đo. Thời gian lưu tải trọng thử nghiệm ở mỗi vị trí định trước, được xác định tùy thuộc theo độ ổn định của máy đo: độ sai lệch của biến dạng quan sát thấy trong 5 phút không được vượt quá 5%. Việc chất tải thử nghiệm lên các bộ phận của cầu đang khai thác thực hiện số lần chất tải lập lại 2 đến 3 lần (kể cả lần chất tải lần thứ nhất), tùy thuộc vào mức độ quan trọng của công trình mà người lãnh đạo thí nghiệm quyết định. Vị trí đặt dụng cụ đo đạc phải lựa chọn sao cho sau khi thử nghiệm có được hình ảnh tương đối đầy đủ về sự làm việc của kết cấu dưới tác dụng của tải trọng tức thời. Để đo chuyển 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 như các chi tiết và các liên kết cần được kiểm tra theo kết quả khảo sát hoặc theo các số liệu khác. 2.2.1.2. Phương pháp thử tải với tải trọng động Tùy theo các nhiệm vụ đặt ra, thử nghiệm động được tiến hành nhằm: + Xác định các đại lượng động do các hoạt tải động thực tế gây ra. + Xác định các đặc trưng động cơ bản của công trình: các tần số và các dạng dao động riêng, độ cứng động của công trình, các đặc trưng tắt dần của dao động. Để thử nghiệm nhằm làm sáng tỏ các đại lượng của tác dụng động do các tải trọng động gây ra, cần sử dụng các tải trọng nặng có thể đi dọc mặt cầu có gồ ghề, thì chúng sẽ làm phát sinh trong kết cấu các dao động, các xung lực, các quá tải cục bộ … Để xác định các đặc trưng động của công trình cần phải sử dụng các loại tải trọng di động (hoạt tải), tải trọng rung, tải trọng gió và các loại có khả năng làm phát sinh các dao động ổn định (trong đó có cả dao động tự do).