Tài liệu Dự đoán lực căng còn lại trong dầm cầu khe bó tại km 37+819.79, trên tuyến la sơn – nam đông, tỉnh thừa thiên huế bằng đo đạc chuyển vị kết hợp với mô hình số abaqus

TRANG TÓM TẮT DỰ ĐOÁN LỰC CĂNG CÕN LẠI TRONG DẦM CẦU KHE BÓ TẠI KM 37+819.79, TRÊN TUYẾN LA SƠN – NAM ĐÔNG, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ BẰNG ĐO ĐẠC CHUYỂN VỊ KẾT HỢP VỚI MÔ HÌNH SỐ ABAQUS Học viên: Trần Viết Tú Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông Mã số: 85. 80. 205 Khóa: K36 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt – Xác định lực căng còn lại trong dầm cầu sau thời gian khai thác là hết sức quan trọng, nó là cơ sở quan trọng để xác định năng lực chịu tải của cầu và là căn cứ để nâng cấp cầu. Ngoài ra việc dự đoán được lực căng cũng là thông số quan trọng để nhà thầu thi công nâng cấp cầu bằng công nghệ căng cáp dự ứng lực ngoài có cơ sở để kiểm soát ứng suất chuyển vị trong quá trình thi công. Trong nghiên cứu này tác giả sẽ tập trung dự đoán lực căng còn lại trong dầm bằng đo đạc chuyển vị kết hợp với mô hình số Abaqus. Từ khóa – Lực căng còn lại; phần mềm Abaqus. C C R L . T PREDICTABLE PRE-STRESSED REMAIN OF KHE BO BRIDGE AT PROCESS KM37 + 819.79 ON THE ROUND OF LA SON - NAM DONG, THUA THIEN HUE PROVINCE TRANSMISSION COMBINED WITH ABAQUS MODEL U D Abstract: Estimation beam prestress tendon after the exploitation time is very important, it is an important basis to assessment of resistance of the structure and is the basis for the flexural strengthening of the bridge. In addition, the prediction beam prestress tendon is also an important parameter for the contractor to implement bridge leveling by external prestressed tension technology to control the deflection during construction. In this study, the author will focus on predicting the remaining tension in the beam by displacement measurement combined with Abaqus numerical model. Keywords: Pre-stressed remain; Abaqus software. MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN TRANG TÓM TẮT MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. Tên đề tài ..................................................................................................................... 1 2. Lý do chọn đề tài ......................................................................................................... 1 3. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................................. 2 4. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................... 2 5. Kết cấu của luận văn .................................................................................................... 2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC ................................. 3 1.1. T ng quan về cầu Khe Bó tại Km37 819.79, huyện Nam Đông, t nh Th a Thiên Huế................................................................................................................................... 3 1.2. T ng quan về các biện pháp đánh giá năng lực chịu tải của cầu ........................... 13 C C R L . T U D 1.3. T ng quan về các phương pháp dự đoán lực căng còn lại của kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực .............................................................................................................. 16 1.4. Những khó khăn trong quá trình dự đoán lực căng còn lại của kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực .............................................................................................................. 19 1.5. Kết luận chương ..................................................................................................... 19 CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH LỰC CĂNG CÕN LẠI TRONG DẦM .............................................................................................................................. 20 2.1. Giới thiệu về phần mềm ABAQUS và các ứng dụng ............................................ 20 2.2. Mô hình hóa cầu trên phần mềm ABAQUS........................................................... 22 2.3. Tải trọng phục vụ khảo sát chuyển vị ..................................................................... 35 2.4. Xác định chuyển vị của kết cấu nhịp cầu bằng mô hình số.................................... 38 2.5. Đánh giá kết quả. .................................................................................................... 46 2.6. Kết luận chương 2 .................................................................................................. 47 CHƢƠNG 3. DỰ ĐOÁN LỰC CĂNG CÕN LẠI CỦA CẦU THÔNG QUA THỰC NGHIỆM ....................................................................................................................... 48 3.1. Cơ sở lý thuyết........................................................................................................ 48 3.2. Tải trọng dùng để đo đạc chuyển vị ....................................................................... 48 3.3. Kết quả đo đạc ........................................................................................................ 57 3.4. Xác định hệ số phân bố ngang của cầu................................................................... 69 3.5. Xác định lực căng còn lại của dầm ......................................................................... 70 3.6. So sánh và phân tích kết quả giữa mô hình số và thực nghiệm.............................. 78 3.7. Kết luận chương ..................................................................................................... 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) C C U D R L . T DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AASHTO :American Association of State Highway and Transportation Officials AASHTO LRFD : American Association of State Hightway and Transportion Officials Load and Resistance Factor Design ACI : American Concrete Insitute BT : Bê tông BTCT : Bê tông cốt thép DƯL : Dự ứng lực GTVT : Giao thông vận tải QL : Quốc lộ TTGH : Trạng thái giới hạn TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TCN : Tiêu chuẩn ngành U D R L . T C C DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang Bảng 2.1. Tải trọng cáp DUL 32 Bảng 2.2. Đặc trưng hình học của dầm 36 Bảng 2.3. Kết quả kiểm toán sức kháng uốn của dầm 37 Bảng 2.4. Kết quả kiểm toán sức kháng cắt của dầm 37 Bảng 2.5. Kết quả kiểm toán ứng suất của dầm 38 Bảng 2.6. T ng hợp độ võng do bản thân cáp DƯL xe tải thử với thế tải đúng tâm 46 Bảng 2.7. T ng hợp độ võng do bản thân cáp DƯL xe tải thử với thế tải lệch tâm phải 46 Bảng 2.8. T ng hợp độ võng do bản thân cáp DƯL xe tải thử với thế tải lệch tâm trái 46 Bảng 3.1. Thông số về kích thước và tải trọng xe thử nghiệm 51 Bảng 3.2. Kết quả đo võng các dầm do hoạt tải tĩnh – sơ đồ A 57 Bảng 3.3. Kết quả đo võng các dầm do hoạt tải tĩnh – sơ đồ B 58 Bảng 3.4. Kết quả đo võng các dầm do hoạt tải tĩnh – sơ đồ C 59 Bảng 3.5. Hệ số phân bố ngang các dầm do hoạt tải tĩnh – sơ đồ A 69 Bảng 3.6. Hệ số phân bố ngang các dầm do hoạt tải tĩnh – sơ đồ B 69 Bảng 3.7. Hệ số phân bố ngang các dầm dọc nhịp N1 do hoạt tải tĩnh – sơ đồ 1C 69 C C R L . T U D DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu Tên hình Trang Hình 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 Hình 1.1. Cầu Khe Bó – Km 37+819,79 3 Hình 1.2. Hiện trạng cầu Khe Bó – Km 37+819,79 3 Hình 1.3. Bố trí chung cầu Khe Bó - Km 37+819.79 4 Hình 1.4. Kết cấu thượng bộ cầu Khe Bó - Km 37+819.79 5 Hình 1.5. Cắt ngang dầm T24m Cầu Khe Bó - Km 37+819.79 5 Hình 1.6. Mặt cắt dọc dầm T24m Cầu Khe Bó - Km 37+819.79 6 Hình 1.7. Mặt cắt ngang tại trụ cầu Cầu Khe Bó - Km 37+819.79 6 Hình 1.8. Mặt cắt ngang tại trụ cầu Cầu Khe Bó - Km 37+819.79 7 Hình 1.9. Các dạng vết nứt trong kết cấu nhịp cầu 9 Hình 1.10. Nứt vỡ bê tông bên trên thớt gối 9 Hình 1.11. Bê tông r t ong, r cốt thép, nứt vỡ Hình 1.12. Lan can tay vịn Hình 1.13. Hiện trạng mặt cầu Hình 1.14. Khe co giãn Hình 1.15. Dầm cầu Hình 1.16. Đá kê gối 12 Hình 1.17. Ụ chống xô 12 Hình 1.18. Mố cầu 12 Hình 1.19. Trụ cầu 13 Hình 1.20. Trình tự đánh giá tải trọng hợp pháp 15 Hình 2.1. Giao diện phần mềm Abaqus 6.14 20 Hình 2.2. Bộ Mođun phân tích phần tử hữu hạn của ABAQUS 21 Hình 2.3. Ký hiệu hệ trục toạ độ và các thành phần ứng suất 22 Hình 2.4. Cắt ngang cầu 23 Hình 2.5. Kích thước dầm T 23 Hình 2.6. Mặt cắt dọc dầm T24m 23 Hình 2.7. Kích thước xe thử tải 24 Hình 2.8. Khai báo mặt cắt dầm T 25 C C R L . T U D 10 11 11 11 12 Số hiệu Tên hình Trang Hình 2.9. Dầm T24 sau khi xây dựng xong 25 Hình 2.10. Khai báo mặt cắt dầm T 26 Hình 2.11. Dầm ngang sau khi xây dựng xong 26 Hình 2.12. Khai báo mặt cắt bản mặt cầu 27 Hình 2.13. Bản mặt cầu sau khi xây dựng xong 27 Hình 2.14. Khai báo mặt cắt cáp dự ứng lực 27 Hình 2.15. Cáp DUL sau khi xây dựng xong 28 Hình 2.16. Định nghĩa vật liệu bê tông 28 Hình 2.17. Định nghĩa vật liệu cáp dự ứng lực 28 Hình 2.18. Định nghĩa thuộc tính mặt cắt 29 Hình 2.19. Định nghĩa lắp ghép cấu kiện 29 Hình 2.20. Định nghĩa lắp ghép cáp DUL Hình 2.21. Chia cấu kiện Hình 2.22. Thiết lập bước phân tích Hình 2.23. Định nghĩa ràng buộc cáp DUL và bê tông 31 Hình 2.24. Định nghĩa ràng buộc BMC và dầm T 31 Hình 2.25. Định nghĩa ràng buộc dầm ngang và dầm T 32 Hình 2.26. Gán tải trọng cáp DUL 32 Hình 2.27. Gán tải trọng thử trường hợp đúng tâm tại L/2 33 Hình 2.28. Gán tải trọng thử trường hợp lệch tâm tại L/2 33 Hình 2.29. Xây dựng điều kiện biên 33 Hình 2.30. Tạo mạng lưới hệ dầm (mesh) 34 Hình 2.31. Tạo mạng lưới cáp DUL (mesh) 34 Hình 2.32. Công tác phân tích 34 Hình 2.33. Kích thước xe thử tải 35 Hình 2.34. Mặt cắt ngang bố trí cáp DƯL 36 Hình 2.35. Chuyển vị U2 do cáp DUL gây ra khi không có tải trọng thử 39 Hình 2.36. Độ võng do xe thử đặt đúng tâm tại L/2-4m 39 Hình 2.37. Độ võng của cầu do xe thử đặt đúng tâm tại L/2-4m 39 Hình 2.38. Độ võng do xe thử đặt đúng tâm tại L/2-2m 40 Hình 2.39. Độ võng của cầu do xe thử đặt đúng tâm tại L/2-2m 40 C C R L . T U D 29 30 30 Số hiệu Tên hình Trang Hình 2.40. Độ võng do xe thử đặt đúng tâm tại L/2 40 Hình 2.41. Độ võng của cầu do xe thử đặt đúng tâm tại L/2 41 Hình 2.42. Độ võng do xe thử đặt đúng tâm tại L/2 2m 41 Hình 2.43. Độ võng của cầu do xe thử đặt đúng tâm tại L/2 2m 41 Hình 2.44. Độ võng do xe thử đặt đúng tâm tại L/2 2m 42 Hình 2.45. Độ võng của cầu do xe thử đặt đúng tâm tại L/2 4m 42 Hình 2.46. Độ võng do xe thử đặt lệch tâm tại L/2-4m 42 Hình 2.47. Độ võng của cầu do xe thử đặt lệch tâm tại L/2-4m 43 Hình 2.48. Độ võng do xe thử đặt lệch tâm tại L/2-2m 43 Hình 2.49. Độ võng của cầu do xe thử đặt lệch tâm tại L/2-2m 43 Hình 2.50. Độ võng do xe thử đặt lệch tâm tại L/2 44 Hình 2.51. Độ võng của cầu do xe thử đặt lệch tâm tại L/2 44 Hình2.52. Độ võng do xe thử đặt lệch tâm tại L/2 2m 44 Hình 2.53. Độ võng của cầu do xe thử đặt lệch tâm tại L/2 2m 45 Hình 2.54. Độ võng do xe thử đặt lệch tâm tại L/2 4m 45 Hình 2.55. Độ võng của cầu do xe thử đặt lệch tâm tại L/2 4m Hình 3.1. D 45 Thuật toán dự đoán lực căng còn lại trong dầm bằng đo đạc chuyển vị kết hợp mô hình số Abaqus 48 Hình 3.2. Công tác khoan lắp đặt thiết bị đo võng 49 Hình 3.3. Lắp đặt võng kế 49 Hình 3.4. Tải trọng thử 50 Hình 3.5. Điều động tải trọng thử 50 Hình 3.6. Sơ đồ xếp tải đúng tâm (Sơ đồ A) 51 Hình 3.7. Sơ đồ xếp tải lệch tâm trái (Sơ đồ B) 51 Hình 3.8. Sơ đồ xếp tải lệch tâm phải (Sơ đồ C) 52 Hình 3.9. Xếp tải đúng tâm 52 Hình 3.10. Xếp tải lệch tâm 52 Hình 3.11. Sơ đồ xếp tải đo võng đúng tâm, vị trí L/2+2m (L/2+4m) 53 Hình 3.12. Sơ đồ xếp tải đo võng đúng tâm, vị trí L/2 53 Hình 3.13. Sơ đồ xếp tải đo võng đúng tâm, vị trí L/2-2m (L/2-4m) 54 Hình 3.14. Sơ đồ xếp tải đo võng lệch tâm trái (Phải), vị trí L/2+2m (L/2+4m) 54 C C R L . T U Số hiệu Tên hình Trang Hình 3.15. Sơ đồ xếp tải đo võng lệch tâm trái (Phải), vị trí L/2 55 Hình 3.16. Sơ đồ xếp tải đo võng lệch tâm trái (Phải), vị trí L/2-2m (L/24m) 55 Hình 3.17. Sơ đồ bố trí điểm đo võng dầm 56 Hình 3.18. Thu thập số liệu 56 Hình 3.19. Biểu đồ chuyển vị của các dầm dưới tác dụng của tải trọng đúng tâm 58 Hình 3.20. Biểu đồ chuyển vị của các dầm dưới tác dụng của tải trọng lệch tâm trái 59 Hình 3.21. Biểu đồ chuyển vị của các dầm dưới tác dụng của tải trọng lệch tâm phải 60 C C U D R L . T 1 MỞ ĐẦU 1. Tên đề tài “Dự đoán lực căng còn lại trong dầm cầu Khe Bó tại Km 37+819.79, trên tuyến La Sơn – Nam Đông, t nh Th a Thiên Huế bằng đo đạc chuyển vị kết hợp với mô hình số Abaqus”. 2. Lý do chọn đề tài CƠ SỞ HẠ TẦNG PHÁT TRIỂN KINH TẾ PHÁT TRIỂN THÔNG TIN LIÊN LẠC ĐIỆN NƯỚC C C R L . T V.V … U D GIAO THÔNG XÂY MỚI NGUỒN VỐN KHÔI PHỤC, GIỮ VỮNG TRẠNG THÁI KT Hình 1. Tính cấp thiết của đề tài BỆNH VIỆN, TRƯỜNG HỌC… 2 Ở Việt Nam hiện nay, cùng với sự phát triển của nền kinh tế thì hạ tầng giao thông cũng đang được đ i thay mạnh mẽ với nhiều công nghệ thiết kế và thi công tiên tiến được áp dụng. Mặc dù nền kinh tế đang trên đà phát triển, tuy nhiên việc đầu tư xây dựng mới các công trình cầu nhằm đáp ứng nhu cầu đi lại đang rất hạn chế, một phần do nguồn ngân sách còn thiếu. Vì vậy, công tác khôi phục, giữ vững trạng thái kỹ thuật của các công trình cầu là hết sức cần thiết, phù hợp với xu hướng phát triển và ngân sách hiện nay. Để khôi phục, giữ vững trạng thái kỹ thuật và nâng cao khả năng phục vụ đối với kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực thì việc xác định lực căng còn lại trong dầm cầu sau nhiều năm khai thác sử dụng là hết sức cần thiết. Do đó, tác giả đã chọn đề tài: “Dự đoán lực căng còn lại trong dầm cầu Khe Bó tại Km 37+819.79, trên tuyến La Sơn – Nam Đông, t nh Th a Thiên Huế bằng đo đạc chuyển vị kết hợp với mô hình số Abaqus” C C 3. Đối tƣợng nghiên cứu - Cầu Khe Bó nằm trên tuyến đường La Sơn – Nam Đông tại lý trình Km37 819.79 thuộc huyện Nam Đông, t nh Th a Thiên Huế. - Công nghệ căng cáp DUL ngoài. 4. Mục tiêu nghiên cứu - Phân tích chuyển vị của cầu bằng phần mềm Abaqus. - Thực nghiệm đo đạc chuyển vị của cầu - Dự đoán lực căng còn lại của cầu thông qua thực nghiệm và mô hình hóa. 5. Kết cấu của luận văn Chƣơng 1: T ng quan về công tác đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết xác định lực căng còn lại trong dầm Chƣơng 3: Dự đoán lực căng còn lại của cầu thông qua thực nghiệm Kết luận và kiến nghị U D R L . T 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC 1.1. Tổng quan về cầu Khe Bó t i Km37+819.79, huyện Nam Đông, tỉnh Thừa Thiên Huế C C R L . T U D Hình 1.1. Cầu Khe Bó – Km 37+819,79 Hình 1.2. Hiện trạng cầu Khe Bó – Km 37+819,79 4 1.1.1. Kết cấu cầu Cầu Khe Bó lý trình Km37+819.79 nằm trên đường La Sơn - Nam Đông thuộc địa phận huyện Nam Đông, t nh Th a Thiên Huế, tại vị trí xây dựng cầu đã có cầu cũ bằng BTCT gồm 2 nhịp giản đơn dầm T BTCT DƯL L=24m, bề rộng cầu 4.7m, tải trọng thiết kế H30 (tương đương hoạt tải HL93 theo 22TCN 272-05), cầu Khe Bó được thiết kế mở rộng thêm trên cơ sở cầu cũ hiện có đảm bảo kh cầu tương đương đường cấp 3 với những nội dung sau: 1.1.1.1. Tiêu chuẩn kỹ thuật - Quy mô công trình: vĩnh cửu bằng BTCT và BTCT DUL. - Tần suất thiết kế: P=1%. - Tải trọng thiết kế: HL93, đoàn người 300 kg/m2. - Bề rộng cầu: (8.72+2x0.35) = 9.42 m - Tiêu chuẩn áp dụng: tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05. C C R L . T U D Hình 1.3. Bố trí chung cầu Khe Bó - Km 37+819.79 5 1.1.1.2. Phương án kết cấu a. Kết cấu thượng bộ: - Tận dụng cầu cũ, mở rộng thêm về phía hạ lưu 4.7m. Cầu bao gồm 2 nhịp dầm T BTCT DƯL L=24m. Chiều dài toàn cầu L=54.15m. - Mặt cắt ngang cầu gồm 4 dầm T: 2 dầm cũ tận dụng, 2 dầm mới đặt cách nhau 2.4m. C C R L . T Hình 1.4. Kết cấu thượng bộ cầu Khe Bó - Km 37+819.79 U D Hình 1.5. Cắt ngang dầm T24m Cầu Khe Bó - Km 37+819.79 6 Hình 1.6. Mặt cắt dọc dầm T24m Cầu Khe Bó - Km 37+819.79 - Các lớp mặt cầu: + BTN dày 7cm. Tưới nhựa dính bám TC 0.5kg/cm2 Lớp BTCT f'c=25MPa dày 8cm ở biên. - Kết cấu khác: Lan can bằng thép. Gối cầu: dùng gối cao su cốt bản thép. Khe co giãn: bằng tấm cao su, liên kết với kết cấu nhịp bằng bulông M16. b. Kết cấu hạ bộ: - Mố cầu: Hai mố cầu dạng mố chân dê bằng BTCT f'c=25MPa. Móng cọc khoan nhồi D=1.0m, chiều dài dự kiến L=13.0m đối với mố M1, L=10m đối với mố M2, mũi cọc ngàm trong lớp đá bột kết màu vàng nâu, phong hóa nứt nẻ, đá tương đối cứng. C C R L . T U D Hình 1.7. Mặt cắt ngang tại trụ cầu Cầu Khe Bó - Km 37+819.79 7 - Trụ cầu: Trụ cầu kiểu chữ "T" bằng BTCT f'c=25MPa. Móng gồm 4 cọc khoan nhồi D=1.0m, chiều dài dự kiến L=3.0m, mũi cọc ngàm trong lớp đá bột kết màu vàng nâu, phong hóa nứt nẻ, đá tương đối cứng. C C R L . T U D Hình 1.8. Mặt cắt ngang tại trụ cầu Cầu Khe Bó - Km 37+819.79 - Bản quá độ BTCT 25MPa đ tại chỗ trên lớp đá dăm đệm dày 30cm. - Phần tứ nón mố phía hạ lưu cầu cũ được tháo bỏ, gia cố nón mố cầu mới bằng đá hộc xây VXM M100 dày 30cm, chân khay bằng BT f'c=16MPa. c. Đường đầu cầu: - Đường đầu cầu: đường cấp III miền núi theo tiêu chuẩn 22TCN 4054-2005, Eyc ≥ 140Mpa. - Trong phạm vi 10m sau mố mở rộng nền đường mỗi bên 0.5m, tương đương với bề rộng nền đường là 10.42m, mặt đường rộng 8.72m. đoạn tiếp theo vuốt nối vào đường hai đầu cầu. 8 - Mái ta luy phạm vi 10m đầu cầu được ốp mái bằng đá hộc xây vữa M100, chân khay cấu tạo giống chân khay tứ nón. 1.1.2. Các d ng hƣ hỏng trong kết cấu nhịp cầu Khe Bó – Km 37+819.79 1.1.2.1. Các dạng hư hỏng trong kết cấu dầm BTCT dự ứng lực - Hư hỏng do sự dịch chuyển vị trí: Dầm cầu bị võng hoặc bị dịch chuyển và đang phát triển một cách nhanh chóng, kéo theo kích thước hình học của mặt cầu bị sai lệch nhiều. - Hư hỏng do phong hóa bê tông: Bê tông của các công trình ở sông hoặc biển là đối tượng của xói mòn do dòng chảy mạnh, do sự cuốn trôi của các vật thể rắn của nước. Biểu hiện trực tiếp của sự phá hủy này là ở chỗ tiếp xúc của bê tông, bề mặt bị mài mòn do bị cọ xát liên tục lặp đi lặp lại. - Hư hỏng do hiện tượng mỏi của thép: Dưới tác động của một số lớn lần thay đ i ứng lực, cốt thép có thể bị giảm yếu do mỏi. - Hư hỏng do bị nứt bê tông: Đây là dạng hư hỏng ph biến nhất. Tùy thuộc vào cấu tạo công trình mà các vết nứt có thể xuất hiện ở nhiều dạng khác nhau. Về t ng thể ta có các loại vết nứt như sau: + Các vết nứt do co ngót: Loại vết nứt này thường xuyên xuất hiện trong lớp bề mặt của bê tông do quá trình co ngót không đều. Nguyên nhân là do hàng lượng xi măng quá nhiều trong hỗn hợp bê tông, do đặc điểm của dạng kết cấu, do cách bố trí cốt thép không phù hợp... Dấu hiệu đặc trưng của các vết nứt co ngót dạng này là chúng phân b ngẫu nhiên không định hướng, có chiều dài ngắn và nhỏ li ti. Các vết nứt này có thể phát triển thành các vết nứt do lực. + Các vết nứt nghiêng: Đây là loại vết nứt thường xuất hiện ở bụng dầm do ứng suất chủ quả lớn. Chúng đặc biệt nguy hiểm trong các kết cấu dự ứng lực vì có thể giảm nhiều năng lực chịu tải. + Các vết nứt dọc: Chúng xuất hiện ở chỗ tiếp giáp đáy bản mặt cầu giáp với phần sườn dầm, được coi là nguy hiểm vì giảm năng lực chịu tải của kết cấu nhịp. Nguyên nhân chính là do sai sót trong công nghệ chế tạo kết cấu. + Các vết nứt ngang trong bản mặt cầu: Nguyên nhân do mô men uốn tạo ra quá lớn lúc cẩu dầm để lắp ghép hoặc do dự ứng lực nén quá mạnh. Trong các dầm đơn giản thì trong quá trình khai thác, các vết nứt này có thể khép lại. + Các vết nứt ngang trong bầu dưới ở vùng chịu kéo chứa cốt thép dự ứng lục: Vết nứt này chứng tỏ thiếu dự ứng lực, mất mát dự ứng suất quá nhiều do co ngót, t biến của bê tông và mấu neo làm việc không bình thường. Các vết nứt này không làm giảm khả năng chịu tải tính toán của kết cấu nhịp nhưng có thể tạo điều kiện cho ri ăn mòn cốt thép dự ứng lực và giảm dần tu i thọ của nó. + Các vết nứt dọc trong bầu dầm chứa cốt thép dự ứng lực: Xuất hiện ngay trong những năm đầu khai thác cầu. Nguyên nhân là do biến dạng ngang lớn khi dự ứng lực nén mạnh bê tông và do co ngót bị cản trở. Hậu quả là r nhanh và trầm trọng ở cốt C C U D R L . T 9 thép dự ứng lực, các sản phầm do r tạo ra sẽ trương nở to thêm vết nứt, khiến r càng nhanh hơn và sớm phá hoại kết cấu nhịp. + Các vết nứt ngang ở đoạn đầu dầm: Xuất hiện do ứng suất cục bộ quá lớn ở bên dưới mấu neo cốt thép dự ứng lực. Phát triển trong thời kỳ đầu khai thác cầu. + Các vết nứt ở bên trên thớt gối: Nguyên nhân là do cấu tạo cốt thép đặt ở đầu dầm không đủ và cấu tạo đầu dầm không hợp lý (neo đặt quá sát nhau, thớt gối ngắn,... Sự làm việc của thớt gối có ảnh hưởng đến loại vết nứt này. Nếu gối di động bị kẹt không hoạt dộng tốt sẽ gây ra các ứng lực phụ làm tăng các vết nứt này.         C C Hình 1.9. Các dạng vết nứt trong kết cấu nhịp cầu 1 - Do co ngót 2 - Nứt xiên 3 - Nứt dọc tại chỗ tiếp giáp bản cánh và sườn dầm 4 - Nứt ngang bản cánh trên 5 - Nứt ngang bầu dầm dưới 6 - Nứt dọc bầu dầm dưới 7 - Nứt ở vùng sát gối 8 - Nứt ngang ở đầu dầm + Vỡ bê tông bầu dầm tại vị trí gối: Có trên 90% các cầu dầm chữ T, khe co giãn bằng bản thép đều bị hiện tượng này. Nứt vỡ do bê tông chất lượng kém, dầm không mở rộng tại vị trí gối nên lực ép cục bộ gây nứt vỡ. R L . T U D Hình 1.10. Nứt vỡ bê tông bên trên thớt gối + Nứt vỡ bê tông cánh dầm tại vị trí đầu dầm: Hỏng khe co giãn gây chấn động cục bộ. + Bê tông rổ tổ ong, rỉ cốt thép, nứt vỡ: Hầu hết các cầu xây dựng trước những năm 1990 đều bị khuyết tật này (chiếm trên 90%). Các vị trí khuyết tật này ph biến là 10 các mối nối dọc hoặc dưới bản cánh đặc biệt là dầm biên do ống thoát nước kém hoặc nước mưa tạt. Hình 1.11. Bê tông rổ tổ ong, rỉ cốt thép, nứt vỡ C C 1.1.2.2. Các dạng hư hỏng trong kết cấu nhịp cầu Hư hỏng phần mặt cầu do các nguyên nhân sau: - Do bong lớp nhựa phủ mặt: Hầu hết các cầu thường bị hỏng lớp phủ mặt trên cùng (BTN nguội hoặc nóng). Nguyên nhân chủ yếu do chất lượng bê tông không tốt hoặc bề dày lớp bê tông mỏng. - Do lớp bê tông tạo dốc: Bị hư hỏng do dùng các loại bê tông có cường độ thấp. Lớp này nằm kẹp giữa bê tông cánh dầm và bê tông nhựa phủ phía trên. - Do nứt dọc trên mặt cầu: Đây là hư hỏng ph biến nhất. Vết nứt dọc xuất hiện trên phạm vị mối nối dọc của các loại dầm chữ T. Trên 60% các loại cầu BTCT dầm chữ T được xây dựng t trước những năm 1990 bị hư hỏng dạng này. - Do nứt ngang mặt cầu: Vết nứt ngang xuất hiện tại phạm vi khe co giãn là do nhiều nguyên nhân như sau: Sự làm việc của khe co giãn kém sẽ tạo nên vết nứt ngang đầu dầm. Các loại khe co giãn bản thép trượt tự do được 1 thời gian (khoảng 2 năm) đã bị cong vênh, bong bật khi bị chấn đọng là vỡ đầu dầm và hỏng mặt. Các loại khe dạng tôn uốn logf máng thì ch được khoảng thời gian 1-2 năm đã bị đứt, đá rơi xuống chét đầy khe gây cản trở sự dịch chuyển của dầm. Các loại khe co giãn cao su được sửa chữa nhưng không đảm bảo yêu cầu, xuất hiện vết nứt ngang tại vị trí tiếp giáp giữa phần bê tông cũ và mới. Ngoài ra còn có các trường hợp bị bong tróc và nhưng hư hỏng khác: Sự tróc mảng của bê tông trải rộng trên toàn bộ bề mặt của kết cấu và làm hư hại đến khả năng làm việc của kết cấu hoặc khi xét thấy nguy hiểm đến an toàn giao thông. Ngoài các hư hỏng thường gặp như trên thì có một số cầu có xuất hiện các hư hỏng khác như: Hai đường đầu cầu bị lún, mố và trụ cầu bị xói lở. U D R L . T 11 1.1.2.3. Hiện trạng cầu Khe Bó - Km 37+819.79 a. Kết cấu thượng bộ: - Lan can tay vịn: Lan can tay vịn bằng thép, hiện còn khai thác còn tốt, bị bong tróc sơn một số vị trí. - Lớp mặt cầu: Còn khai thác tốt, chưa thấy hư hỏng. C C Hình 1.12. Lan can tay vịn U D R L . T Hình 1.13. Hiện trạng mặt cầu - Khe co giãn: Khe co giãn loại cao su, chưa bị hư hỏng. Hình 1.14. Khe co giãn