Đ IăH CăĐÀăN NG
TR
NGăĐ IăH CăBÁCHăKHOA
-------------------------------
KIÊNăTRUNGăNGHĨA
NGHIÊN C U S D NG T M S IăCARBONăGIAăC
NG
K T C U C U BÊ TÔNG C TăTHÉPăTH
NG B NG
TH C NGHI M VÀ MÔ HÌNH S
Chuyên ngành: Kỹ thu t Xây d ng Công trình Giao thông
Mã s : 60.58.02.05
LU NăVĔNăTH CăSĨ
NG
IăH
NG DẪN KHOA H C:ăTS.ăCAOăVĔNăLÂM
ĐƠăN ng - Nĕm 2017
i
L IăC Mă N
V i lòng kính trọng và bi tă năsơuăs c, em xin bày t lòng c mă năchơnăthƠnhă
t iăTS.ăCaoăVĕnăLơmă- gi ng viên khoa Xây D ng C uăĐ ng - Tr ngăĐ i học Bách
Khoa ậ Đ i học ĐƠăN ngăđƣătr c ti păh ng d n em t n tình trong quá trình th c hi n
đ tài.
Em xin g i l i c mă năt i các th y cô giáo khoa Xây D ng C uăĐ ngăđƣănhi t
tình truy n th cho em nh ng ki n th c quý báu và b ích trong su t quá trình học t p.
Emă cǜngă xină c mă nă đ n TS. Nguy n Lan và anh em làm vi c t i trung tâm
STIC đƣăquanătơm,ăgiúpăđ và t oăđi u ki n thu n l i nh t cho chúng em hoàn thành
bài nghiên c u.
TrongăquáătrìnhălƠmăđ tƠi,ătuyăđƣăc g ng h t s cănh ng do thi u kinh nghi m
và ki n th c có h n nên ch c ch n không tránh kh i sai sót và khi m khuy t. Em r t
mong các th y, cô giáo và các b năđóngăgópăỦăki năđ đ tƠiăđ c hoàn thi năh n.
Em xin chân thành c mă n và kính chúc các Th y Cô luôn m nh kh e!
Trà Vinh, ngày tháng năm 2017
Sinh viên th c hi n
KiênăTrungăNghĩa
ii
L IăCAMăĐOAN
TôiăcamăđoanăđơyălƠăcôngătrìnhănghiênăc uăc aăriêngătôi d iăs ăh ngăd năc aă
TS.ăCaoăVĕnăLơm. Cácăs ăli u,ăk tăqu ănêuătrongălu năvĕnălƠătrungăth căvƠăch aăt ngă
đ căaiăcôngăb ătrongăb tăkỳăcôngătrìnhănƠoăkhác.
Tácăgi ălu năvĕnă
(ký và ghi rõ họ tên)
KiênăTrungăNghĩa
iii
M CăL C
L IăC Mă N.................................................................................................................i
L IăCAMăĐOAN ..........................................................................................................ii
M CăL C ................................................................................................................... iii
TịMăT TăLU NăVĔNăĐ ăTÀI: ...............................................................................vi
DANHăM CăCÁCăT ăVI TăT T ............................................................................vii
DANHăM CăCÁCăHỊNH ......................................................................................... viii
DANHăM CăCÁCăB NG ............................................................................................ x
M ăĐ U ........................................................................................................................ 1
1. TÍNH C P THI T C AăĐ TÀI: ............................................................................. 1
β.ăĐ IăT NG NGHIÊN C U: ................................................................................... 2
3. PH M VI NGHIÊN C U:......................................................................................... 2
4. M C TIÊU NGHIÊN C U: ...................................................................................... 2
5.ăPH NGăPHÁPăNGHIểNăC U: ............................................................................. 2
6. B C C C A LU NăVĔN: ..................................................................................... 2
CH
NGă1:ăT NGăQUANăV ăCÁCăBI NăPHÁPăGIAăC
NG ......................... 4
1.1. T NG QUAN VÊ C UăBTCTăTH NG: ............................................................ 4
1.2. CÁC BI NăPHÁPăGIAăC NG C A C UăCǛăHI N NAY............................... 4
1.2.1. Gia c ng b ngăcĕngăcápăD LăngoƠi................................................................... 4
1.2.1.1. Ph m vi áp d ng................................................................................................. 4
1.2.1.2. Nguyên t c c u t o. ............................................................................................ 5
1.β.1.γ.ă u,ănh căđi m. ................................................................................................ 9
1.2.1.4. ng d ng. ........................................................................................................ 10
1.β.β.ăGiaăc ng b ng b n thép. ................................................................................... 10
1.2.2.1. Ph m vi áp d ng............................................................................................... 10
1.2.2.2. Nguyên t c c u t o. .......................................................................................... 11
1.β.β.γ.ă uănh căđi m. ............................................................................................... 11
1.2.2.4. ng d ng ......................................................................................................... 12
1.β.γ.ăGiaăc ng b ng v t li u Composite. ................................................................... 12
1.2.3.1. Ph m vi áp d ng............................................................................................... 12
1.2.3.2. Nguyên t c c u t o. .......................................................................................... 13
1.2.3.3. Trình t thi công. ............................................................................................. 14
1.β.γ.4.ă u,ănh căđi m. .............................................................................................. 15
1.2.3.5. ng d ng. ........................................................................................................ 16
1.β.4.ăGiaăc ng b ngătĕngăc ng ti t di n. ................................................................. 17
1.2.4.1. Nguyên t c c u t o. .......................................................................................... 17
1.β.4.β.ă u,ănh căđi m. .............................................................................................. 18
1.γ.ăXUăH NG ÁP D NG C A CÁC BI NăPHÁPăGIAăC NG. ....................... 19
iv
1.4. NH NG V NăĐ CÒN G P PH I C A CÔNG TÁC S A CH A, GIA C
C U. ............................................................................................................................. 19
1.5. K T LU N............................................................................................................ 20
CH
NGă2:ăTệNHăTOÁNăK TăC UăD MăBTCTăGIAăC
NGăB NGăT Mă
S IăCFRPăDệNHăBÁMăNGOÀI. ............................................................................... 21
β.1.ăPH NGăPHÁPăTệNHăTOÁNăTRUY N TH NG............................................. 21
2.1.1. Tính toán d măch aăgiaăc ng............................................................................ 21
β.1.1.1.ăTínhătoánăđ cătr ngăhìnhăhọc và các tham s liên quan. [2] ............................ 21
2.1.1.2. Tính toán s c kháng c a d m. [3] .................................................................... 22
β.1.β.ăTínhătoánăgiaăc ng CFRP. ................................................................................ 24
β.1.β.1.ăTínhătoánăgiaăc ng s c kháng u n. [4] .......................................................... 24
β.1.β.β..ăTínhătoánăgiaăc ng s c kháng c t. [5]........................................................... 27
2.2. BẨIăTOÁNăQUYăĐ I T D M TH C T V D M MÔ HÌNH. .................... 28
β.β.1.ăC ăs quyăđ i [6] ................................................................................................ 28
β.β.β.ăTínhătoánăkíchăth c d m th c t quy v d m mô hình. .................................... 28
2.3. TÍNH TOÁN B NGăPH NG PHÁP TRUY N TH NG. ............................... 30
2.3.1. Tính toán d m th c t b ngăph ngăphápătruy n th ng. .................................... 30
2.3.1.1. S c kháng u n, kháng c t d măch aăgiaăc ng. [3] ........................................ 30
2.3.1.2. Tính toán d măgiaăc ng CFRP....................................................................... 31
2.3.2. Tính toán d m mô hình b ngăph ngăphápătruy n th ng. .................................. 33
2.3.2.1. S c kháng u n, kháng c t d mămôăhìnhăch aăgiaăc ng. [3] .......................... 33
2.3.2.2 Tính toán d mămôăhìnhăgiaăc ng CFRP. ........................................................ 34
2.4. TÍNH TOÁN B NG PH N M M ABAQUS...................................................... 37
2.4.1. Mô hình b ng ph n m m Abaqus. ...................................................................... 37
2.4.1.1. D li uăđ u vào. ............................................................................................... 37
2.4.1.2.Ti n hành mô hình kháng u n. ......................................................................... 38
2.4.2. K t qu kháng u n b ng ph n m m Abaqus. ..................................................... 44
2.5. K T LU N............................................................................................................ 45
CH
NGă3:ăCH
NGăTRỊNHăTH CăNGHI MăVÀăĐÁNHăGIÁăHI UăQU ă
GIAăC
NG ............................................................................................................... 46
3.1. MÔ T TH C NGHI M...................................................................................... 46
3.1.1. Ch t o d m. ....................................................................................................... 47
3.1.2. Quá trình nén n t d m. ....................................................................................... 49
γ.1.γ.ăQuáătrìnhăgiaăc ng. ........................................................................................... 50
3.1.4. Quá trình gia t i. ................................................................................................. 53
3.2. K T QU TH C NGHI M. ................................................................................ 54
3.2.1. K t qu ng su tăvƠăđ võng b ng th c nghi m. ................................................ 54
3.2.1.1 Quá trình nén t o n t: ....................................................................................... 54
3.2.1.2. D măđ i ch ng. ................................................................................................ 55
v
3.2.1.3. D măgiaăc ng CFRP. .................................................................................... 56
3.2.1.4. K t qu thí nghi m d măgiaăc ng CFRP b ng keo sikadur 330 và keo TCK
1400 .............................................................................................................................. 58
3.2.2. K t qu s c kháng c t b ng th c nghi m ........................................................... 59
3.2.2.1. D măđ i ch ng ................................................................................................. 59
3.2.2.2. D măgiaăc ng CFRP ...................................................................................... 60
γ.γ.ăĐÁNHăGIÁăHI U QU GIAăC
NG S C KHÁNG U N .............................. 60
γ.4.ăĐÁNHăGIÁăHI U QU GIAăC
NG S C KHÁNG C T. .............................. 61
γ.5ăK TăLU N............................................................................................................. 61
K TăLU NăVÀăKI NăNGH .................................................................................... 62
TÀIăLI UăTHAMăKH O .......................................................................................... 63
PH ăL C..................................................................................................................... 64
vi
TịMăT TăLU NăVĔNăĐ ăTÀI:
NGHIÊNăC UăS ăD NGăT MăS IăCARBONăGIAăC
NGăK TăC UăC UăBÊă
TỌNGăC TăTHÉPăTH
NGăB NGăTH CăNGHI MăVÀăMỌăHỊNHăS
Họcăviên:ăKiênăTrungăNghĩa.
ChuyênăngƠnh:ăKỹăthu tăXơyăd ngăCôngătrìnhăGiaoăthông
Mƣăs :ă60.58.0β.05.ăKhóa:ăKγ1.XGT.ăTr ngăĐ iăhọcăBáchăkhoaăậ ĐHĐN
Tómăt t - Vi căs ăd ngăv tăli uăm iă(t măs iăcomposite)ătrongăcôngătácăxơyăd ngăcǜngănh ăduyătu,ă
s aăch aăgiaăc ngăc uăbêătôngăc tăthépăth ngătrênăđ aăbƠnăt nhăTrƠăVinhălƠăcònăkháăm iămẻ,ăch aă
cóănhi uănghiênăc uăđánhăgiá.ăVi cănghiênăc uăđánhăgiáăhi uăqu ăgiaăc ngăc uăbêătôngăc tăthépă
th ngăb ngăv tăli uăm iănƠyăs ăcóăỦănghĩaăr tăquanătrọngătrongăvi căgiúpăchúngătaăcóăs ăquy tăđ nhă
t iă uăkhiăl aăchọnăgi aăcácăbi năphápăgiaăc ngăđ ăgiaăc ngăs căkhángăc aăcôngătrình.ăC ăth ă ă
đơyătácăgi ăs ănghiênăc uăvi căk tăh păs ăd ngăt măs iăcarbonăk tăh păv iăkeoăSikadurăγγ0,ăvƠăvi că
k tăh păs ăd ngăt măs iăcarbonăk tăh păv iăkeoăEpoxyăTCKă1400ăđ ăđánhăgiáăhi uăqu ăgiaăc ngă
khiăápăd ngăcôngăngh ănƠy.ăC ăs ăđ ătácăgi ăđánhăgiáăhi uăqu ăc aăbi năphápăgiaăc ngătrênălƠăd aă
vƠoăk tăqu ăvi cătínhătoánălỦăthuy t,ămôăph ngăb ngăph năm măAbaqusăvƠăhi uăqu ăđoăđ căt ăth că
nghi m.ăK tăqu ănghiênăc uăc aătácăgi ăs ăcóăỦănghĩaăquanătrọng,ălƠăti năđ ,ălƠăc ăs ăchoăvi căápă
d ng,ăl aăchọnăbi năphápăgiaăc ngăchoăcácăcôngătrìnhătrênăđ aăbƠnăt nhăTrƠăVinh.
T ăkhóa - Bêătôngăc tăthépăth
ng,ăbi năphápăgiaăc
ng,ămôăhìnhăs ,ăCFRP,ăth cănghi m.ă
RESEARCH ON THE USE OF CARBON SHEETS FOR STRENGTHENING
SIMPLE REINFORCED CONCRETE BRIDGES BY EMPIRICAL MODEL AND
ABAQUS SOFTWARE
Abstract - The practical use of new material (composite sheet) in new construction and
maintenance or repair of normal reinforced concrete bridges in Tra Vinh area is still un-known and
so far there was not much research or evaluation about it. Therefore, study on the effectiveness of
resistance strengthening for normal reinforced concrete bridges by using this new material has an
important significance. It helps us in giving optimal decision when selecting strengthening methods
for our works. The author will specifically study the combination between Composite sheets and
epoxy adhesive resins Sikadur 330 , and combination between composite sheets and adhesive resin
Epoxy TCK 1400 in order to assess resistance strengthening effectiveness when applying this
technique.ăTheăauthor’săgroundăforăevaluationăofătheăaboveăstrengtheningăeffectivenessăisăbasedăonă
theoretical calculation, numerical simulation by using Abaqus software and experimental model.
Such results will be a significant importance and will serve as a prerequisite for future application
and selection of strengthening methods for construction works in Tra Vinh area.
Keywords - normal reinforced concrete, resistance strengthening, experimental model, CFRP,
Abaqus.
vii
DANHăM CăCÁCăT ăVI TăT T
BTCT
CFRP
D L
TCTD
FRP
TCN
PPPTHH
TTGHăCĐ
TTGH SD
: Bê tông c t thép
: Carbon Fiber Reinforced Polymer (V t li u Polime s i cacbon)
: D ng l c
:ăTĕngăc ng ti t di n
: Fiber Reinforced Polymer (V t li u Polime)
: Tiêu chu n ngành
:ăPh ngăphápăph n t h u h n
: Tr ng thái gi i h năC ngăđ
: Tr ng thái gi i h n S d ng
viii
DANHăM CăCÁCăHỊNH
S
hi u
hình
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
1.12
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
2.15
2.16
2.17
2.18
2.19
2.20
Tên hình
Giaăc ng b ngăcĕngăcápăD LăngoƠiătheoăs ăđ thẳng.
Giaăc ng b ngăcĕngăcápăD LăngoƠiătheoăs ăđ gãy khúc.
S ăđ cĕngăcápăD ăLăngoƠiătheoăs ăđ thẳng.
S ăđ cĕngăcápăD LăngoƠiătheoăs ăđ gãy khúc.
S ăđ cĕngăcápăD LăngoƠiătheoăs ăđ gãy khúc t i gi a nh p.
Giaăc ng b ng b n thép d măBTCTăth ng.
C u Bà Rén (Qu ng Nam).
C uăđ ng s t Km 410+580.
Cácăd ngăv tăli uăcomposite
Giaăc ng c uăSaăĐécăt nhăĐ ng Tháp
Thiăcôngăăgiaăc ng ch ng c t c u Chà Là t nh Khánh Hòa.
Giaăc ng b ngătĕngăc ng ti t di n.
M t c t ngang d măch aăgiaăc ng.
Tính toán s c kháng u n d măđ i ch ng.
Môăhìnhătínhătoánăgiaăc ng s c kháng u n
Môăhìnhătínhătoánăgiaăc ng s c kháng c t
M t c t ngang d m th c t .
M t c t ngang d m mô hình.
Quan h t i trọng- ng su t d măđ i ch ng theo k t qu tính toán lý thuy t
Quan h t i trọng- ng su t d măgiaăc ng CFRP theo k t qu tính toán lý
thuy t
Quan h t i trọng-đ võng theo k t qu tính toán lý thuy t
S ăđ b trí t i trọng khi u n.
S ăđ b trí t i trọng khi c t.
Mô hình c u ki n d m bê tông
Mô hình toàn b h th ng c t thép.
Mô hình v t li uăgiaăc ng u n.
Thi t l p v t li u c t thép dọc
Gán m t c t vào c u ki n d m bê tông.
L p ghép c u ki n.
Thi t l p phân tích.
Thi t l p ràng bu c.
Thi t l p t i trọng.
Trang
6
6
8
8
9
11
12
12
13
17
17
18
21
22
24
27
28
29
36
36
37
37
38
38
39
39
39
40
40
41
41
42
ix
2.21
2.22
2.23
2.24
2.25
2.27
2.28
2.29
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
3.19
3.20
3.21
3.22
3.23
3.24
3.25
3.26
3.27
3.28
Thi t l păđi u ki n biên.
Chiaăl i d m bê tông.
Chiaăl i v t li uăgiaăc ng u n.
Chiaăl i h th ng c t thép
Thi t l p công vi c.
Quan h t i trọng- ng su t d măđ i ch ng theo k t qu Abaqus
Quan h t i trọng- ng su t d măgiaăc ng CFRP theo k t qu Abaqus
Quan h t i trọng-đ võng theo k t qu Abaqus
S ăđ b trí t i trọng khi u n.
S ăđ b trí t i trọng khi c t.
Kíchăth c và b trí c t thép d m thí nghi m.
Gia công c t thép.
L păđ t ván khuôn c t thép.
Đ vƠăđ m bê tông.
T o phẳng b m t.
D măđƣăđ tăc ngăđ .
Mô hình nén t o n t.
Mài b m t bê tông, bo tròn các v trí góc c nh
T m s i CFP
Tr n keo
Dán CFRP
L păđ tăđ ng h chuy n v , dây rung.
L păđ t loadcell, kích th y l c.
Gia t i b ng kích th y l c.
Quan h t i trọng ậ đ võng quá trình nén t o n t d m
Quan h t i trọng - ng su t quá trình nén t o n t d m
Quan h t i trọng - ng su t d măđ i ch ng
Quan h t i trọng - đ võng d măđ i ch ng
Quan h t i trọng - ng su t d măgiaăc ng CFRP
Quan h t i trọng ậ đ võng d măgiaăc ng CFRP
Quan h t i trọng ậ đ võng th c nghi m
D măgiaăc ng CFRP b phá h y do u n.
Quan h t i trọng - đ võng d măgiaăc ng CFRP
Quan h t i trọng ậ ng su t d măgiaăc ng CFRP
D măđ i ch ng b phá h y do c t.
D măgiaăc ng CFRP b phá h y do c t.
42
42
43
43
43
44
44
45
46
46
47
48
48
48
48
49
49
50
50
50
51
53
53
54
54
55
55
56
56
57
57
57
58
59
59
60
x
DANHăM CăCÁCăB NG
S hi u b ng
2.1
2.2
2.3
2.4
3.1
3.2
3.3
PL1
PL2
PL3
PL4
PL5
PL6
PL7
PL8
PL9
PL10
PL11
PL12
PL13
PL14
PL15
PL16
Tên b ng
Thông s kĩăthu t c a d m th c t
Thông s kĩăthu t c a d m mô hình.
T h p n i l cătheoăTTGHăCĐ
Quyăđ iăkíchăth c v t li uăgiaăc ng
S l ng d m thí nghi m
K t qu mômen gi i h n
K t qu l c c t gi i h n
S li u v bi uăđ hình 2.7
S li u v bi uăđ hình 2.8
S li u v bi uăđ hình 2.9
S li u v bi uăđ hình 2.27
S li u v bi uăđ hình 2.28
S li u v bi uăđ hình 2.29
S li u v bi uăđ hình 3.17
S li u v bi uăđ hình 3.18
S li u v bi uăđ hình 3.19
S li u v bi uăđ hình 3.20
S li u v bi uăđ hình 3.21
S li u v bi uăđ hình 3.22
S li u v bi uăđ hình 3.23
S li u v bi uăđ hình 3.25
S li u v bi uăđ hình 3.26
Báo cáo thí nghi m thông s kỹ thu t t m s i CFRP
Trang
28
29
30
33
47
60
61
64
64
65
65
66
67
67
68
68
68
69
70
71
72
73
73
1
M ăĐ U
1. TÍNH C P THI T C A Đ TÀI:
Song song v i s phát tri n kinh t c aăđ tăn c, trong kho ng th i gian qua
ngành c u c a Vi tă Namă đã đ tă đ c nh ng thành t uă v t b c, nhi u công trình
c u nh p l n, hi năđ iăđ c thi t k và xây d ng kh p c n c. Song, có m t th c t
d th y là h th ng h t ng c aăn c ta còn ch aăđ ng b , s l ng c uăcǜ,ăc u y u
v n còn khá nhi uămƠăch aăđ c thay th ho c nâng c p.ăĐi uăđóăđ t ra nh ngăđòi
h i b c thi tăđ i v iăn c ta, là m tăn căđangăphát tri n,ăngơnăsáchăđ uăt ăcòn h n
hẹp,ădoăđóăc n ph i có nh ng gi iăphápătr c m tăđ gi i quy t v năđ này.
Trênă đ a bàn t nh Trà Vinh hi nă nayă đaă ph n các cây c u ph i gánh m t
l ng v n t i l n, nhi uă khiă v t quá t i trọng cho phép. M t khác, nh ng công
trình c uăcǜă Trà Vinh còn ch u nhăh ng c aămôiătr ng và công tác duy tu b o
d ngăkhôngăđ căth ng xuyên. Chính vì v y nên có r t nhi u c uăcǜăđangătrongă
tình tr ngăh ăh ng và xu ng c p nghiêm trọng.
C ă th ă hi nă tr ngă c ă s ă h ă t ngă giaoă thôngă trênă đ aă bƠnă t nhă TrƠă Vinhă v iă
m ngăl iăđ ngăđiăquaăg m:ăQu căl ă5γ,ăQu căl ă54,ăQu căl ă60,ăh ăth ngăm ngă
l iăđ ngăt nhăt ăĐ ngăt nhă911,ăĐ ngăt nhă91β,ăĐ ngăt nhă91γ,ăĐ ngăt nhă
914,ăĐ ngăt nhă915,ăĐ ngăt nhă915BăvƠăcácăđ ngăhuy nă(H ngăl ă1ầăH ngă
l ă51,ăH ngăl ă81)[1].ăTrongăđó:
+ Trên các tuy năđ ngăt nhăcóăγ4ăcơyăc u,ăv iăt ngăchi uădƠiăβ.β57,7m,ăch ă
y uăcóăk tăc uăbêătôngăc tăthépăth ng,ăbêătôngăc tăthépăd ă ngăl c,ăthép,ầ,ăm tăs ă
c uăcóăt iătrọngăch aăđ ngăb v iăh ăth ngăđ ng.ă
+ă Chi uă dƠiă cácă c uă h ă th ngă đ ngă huy nă v iă t ngă c ngă γ.609,8m.ă Ch tă
l ngăc uăkhôngăđ ngăb ăcònănhi uăc uăthép,ăc uăgỗăcóăt iătrọngăth pă<γT.ăĐ căbi t,ă
cácăc uătrênăH ngăl ăγ0ăcóăt iătrọngăr tăth p,ăcònănhi uăc uăgỗ,ăt iătrọngăy u.
Trong khi nhu c u v n t iăngƠyă cƠngătĕngănhanh,ăt i trọng c aăcácăph ngă
ti năgiaoăthôngăngƠyăcƠngătĕngăthìăvi c kh nĕngăkhaiăthácăs d ng c a các cây c u
cǜănƠyărõărƠngălƠăkhôngăcònăđ m b o.
Tr c th c tr ngăđó,ăvi c nghiên c u hi u qu các bi n pháp giaăc ng nh m
nâng cao kh nĕngăch u t i c a c uăcǜ,ăđ c bi t là c u bê tông c tăthépăth ng hi n
nay là r t c n thi t b i s l ng c u bê tông c tăthépăth ng chi m t l khá l n và
gi i quy tăđ c bài toán gi v ng tr ng thái kỹ thu t c a m ngăl i c u trênăđ ng
ôătôătrongăđi u ki n ngu n nhân sách h n hẹpănh ăhi n nay. Vi c nâng c p s a ch a,
giaăc ng c uăcǜăth ng nh m các m căđích:
- Tĕngăc ng kh nĕngăch u u n.
- Tĕngăc ng s c kháng c t.
- Tĕngăc ng đ c ng c a c u, gi măđ võng,ăầ
2
Đ ng th i, vi c nghiên c u s d ng v t li uăgiaăc ng m iăcóăc ngăđ cao,
thiăcôngăđ năgi n, nhanh chóng đóngăvaiătròăh t s c c n thi t và quan trọng trong
côngătácăgiaăc ng s a ch a c uăcǜ.ăĐ lƠmăc ăs tính toán bi n phápăgiaăc ng,
tác gi đƣăchọnăđ tài:“Nghiên cứu sử dụng tấm sợi carbon gia c ờng kết cấu cầu
bê tông cốt thép th ờng bằng thực nghiệm và mô hình số”.
2. Đ I T
NG NGHIÊN C U:
Cácăcôngătrìnhăc uăbêătôngăc tăthépăth ng.
Ph năm mătínhătoánăAbaqus.
3. PH M VI NGHIÊN C U:
Tính toánăgiaăc ngăs căkhángău n,ăc tăb ngăs iăcarbon.
Ki mă ch ngă b ngă th că nghi mă khiă giaă c ngă s că khángă u n,ă c tă b ngă s iă
carbon.
4. M C TIÊU NGHIÊN C U:
Phơnă tíchă t ngă tácă gi aăc uăcǜă (đƣă xu tă hi nă v tă n t)ă v iă v tăli uă giaă c ngă
CFRP
K tălu năs ălƠmăvi căđ ngăth iăgi aăv tăli uăgiaăc ngăCFRPăvƠăcôngătrìnhăc u.
Tínhătoánăs căkhángăb ngălỦăthuy tătínhătoán.
Ki măch ngăhi uăqu ăgiaăc ngăb ngăph năm măAbaqus.
Ki măch ngăhi uăqu ăgiaăc ng CFRP b ngămôăhìnhăth cănghi m.
5. PH
NG PHÁP NGHIÊN C U:
Tínhătoánăgiaăc ngăchoăcôngătrìnhăc uăBTCTăth ngăth căt ,ăsauăđóăquyăđ iă
v ămôăhìnhăd măthíănghi măt ngăđ ngăthôngăquaăđ ăc ng.ăTrênămôăhìnhăd măthíă
nghi mănƠy,ătácăgi ăti năhƠnh:
- Nghiênăc uăc ăs ălỦăthuy t.
- Nghiênăc uămôăhìnhăhóaăk tăc uătheoăph ngăphápăPTHHăđ ăphơnătíchăk tăc uă
d măBTCTăth ngăb ngăph năm măAbaqus.
- Nghiênăc uătrênămôăhìnhăth cănghi m.
- Soăsánh,ăđánhăgiáăhi uăqu ănghiênăc u.
6. B C C C A LU N VĔN:
Ch ngă1:ăT ngăquanăv ăcácăbi năphápăgiaăc ng.
1.1. T ngăquanăv ăc uăBTCTăth ng.
1.β.ăCácăbi năphápăgiaăc ngăc aăc uăcǜăhi nănay.
1.γ.ăXuăh ngăápăd ngăc aăcácăbi năphápăgiaăc ng.
1.4.ăNh ngăv năđ ăcònăg păph iăc aăcôngătácăs aăch a, gia c c u.
1.5.ăK tălu n.
Ch ngă2:ăTínhătoánăk tăc uăd măbtctăgiaăc ngăb ngăt măs iăCFRPădínhă
bám ngoài.
β.1.ăPh ngăphápătínhătoánătruy năth ng.
2.2. BƠiătoánăquyăđ iăt ăd măth căt ăv ăd mămôăhình.
3
2.3.ăTínhătoánăb ngăph ngăphápătruy năth ng.
2.4.ăTínhătoánăb ngăph năm măAbaqus.
β.5.ăK tălu n.
Ch ngă3.ăCh ng trình th cănghi măvƠăđánhăgiáăhi uăqu ăgiaăc
3.1. Mô t th c nghi m.
3.2. K tăqu ăth c nghi m.
3.3.ăĐánhăgiáăhi uăqu ăgiaăc ngăs căkhángău n.
3.4.ăĐánhăgiáăhi uăqu ăgiaăc ngăs căkhángăc t.
γ.5ăK tălu n.
K tălu năvƠăki năngh
ng.
4
CH
NGă1:ăT NGăQUAN V ăCÁCăBI NăPHÁPăGIAăC
NG
1.1.ăT NGăQUANăVÊăC UăBTCTăTH
NG:
Bê tông b tăđ uăđ c s d ng trong xây d ng t khiăxiămĕngăpoocălĕngăraăđ i,
kho ng nh ngănĕmăβ0ăc a th k XIX. Tho tăđ u bê tông không c tăthépăđ c s d ng
trong k t c u ch y u ch u nén nh ămóng,ăm tr c u, c uăvòmăthayăchoăđáăxơyăd ng
tr căđơy.ăD n d năphátăsinhăỦăt ngătĕngăc ng kh nĕngăch u u n b ng cách b trí
c t thép vào các khu v c ch u kéo do u n. Cu i th kỷ XVIIIăđ u th k XIX c t thép
đƣădùngătrongăk t c uăđáăxơyăvƠoănhi u côngătrìnhănh ămáiănhƠ,ăthápăc u treo và trong
cácăđ p th y l i ... ng d ngăđ u tiên c a bê tông c t thép là vào kho ng nh ngănĕmă
50 c a th kỷ XIX khi Anh, Mỹ và Pháp công b cácăphátăminh.ăNĕmă1875-1877, l n
đ u tiên Monier dùng bê tông c t thép trong xây d ng c u. Chi c c u bê tông c t thép
đ u tiên do Monier xây d ng là m t chi c c u vòm b n nh p 16m r ng 4 m dùng cho
ng iăđiăb .ăSangăđ u th kỷ XX bê tông c tăthépăđƣătr thành lo i v t li u cính trong
xây d ng c u.
Vi t Nam c u BTCT phát tri năt ng ng v iăcácăgiaiăđo n l ch s đ u tranh
giƠnhăđ c l p, gi n c và xây d ngăđ tăn c.
Thời kỳ tr ớc cách mạng tháng 8: Vào th i kỳ nƠy,ă đƣă cóă nhi u c u thu c h
th ng nh p b n, d m h ng, d m gi nă đ n,ă vòmă BTCTă th ng v i nh pă βă đ n 20m
đ c xây d ng trên tuy năđ ng s tăvƠăđ ng b . Ví d ch trên tuy năđ ng s t Hà
N i ậ TP H Chí minh có kho ngăh nă600ăc u BTCT nh p t 8ăđ n 11m xây d ng t
nĕmă19β7ă-19γβ,ăđ n nay v n còn t n d ngăđ c sau khi gia c s a ch a nhi uăđ t.
Trên các tuy năđ ng ô tô Nam b còn nhi u c u d m h ng, c u vòm thu c lo i này
đangăđ c khai thác, mi n B c h u h t c u BTCT do Pháp xây d ngăđƣăb phá ho i
do bom Mỹ.
Thời kỳ sau Cách mạng tháng 8-1945 đến năm 1954:ăđơyălƠăth i kỳ kháng chi n
ch ng Pháp nên h uănh ăr t ít c u BTCT đ c xây d ng m i.
Thời kỳ từ năm 1954 đến 1990: Nhi u c uăBTCTăth ng thu c h b n, d m gi n
đ n,ăd m h ng bê tông t i chỗ đƣăđ c xây d ng
Thời kỳ từ năm 1990 đến nay: ĐơyălƠăth i kỳ quan h đ i ngo iăđ c m r ng và
các công ngh tiên ti n c a th gi i đ c chuy nă giaoă vƠoă n c ta. Nên c u BTCT
đ c thay th b ng c uăBTCTăD L.
1.2.ăCÁCăBI NăPHÁPăGIAăC
NGăC AăC UăCŨăHI NăNAY.ă
1.2.1.ăGiaăc ngăb ngăcĕngăcápăD LăngoƠi.
1.2.1.1. Phạm vi áp dụng.
Ngoài vi c dùng cáp DUL trong vi c ch t o d m, vi c dùng cáp DULă đ gia
c ng cho c uăđ cănghĩăt i khi các công trình c u này xu ng c p,ăkhôngăđápă ng các
5
yêu c u v t i trọngăcǜngănh ăđ võng. Vì bi năphápădùngăcápăDULăđ giaăc ng cho
c uăcóăchiăphíăt ngăđ i rẻ (rẻ so v i vi c xây d ng công trình c u m i).
Bi n pháp d ng l căngoƠiăđ c s d ngănh ălƠă1ăph ngăphápăđ tĕngăc ng
và nâng c p k t c u bê tông nh m c i thi n kh nĕngă khaiă thácă c a k t c u bê tông
hi n h u.ăT ngăt nh ăk t c u bê tông d ng l c, gi i pháp d ng l c ngoài có th
s d ngăđ gi m hay ch ng l i vi c hành thành v t n t c aăbêătông.ăNóăcǜngăcóăth s
d ngăđ gi m hay làm thu hẹp b r ng v t n t h u hi u. Tác d ng c a vi c này làm
tĕngăkh nĕngăc a k t c u ch ng l i hi năt ng g c tăthép.ăBiênăđ ng su t trong bê
tông có th gi mădoătĕng l c ch u m i c a k t c u. S hi n di n c aăđ võng quá m c
trong các d m bê tông có th đ c lo i b hoàn toàn.
Ph ngă phápă giaă c ng b ngă cĕngă cápă D Lă ngoƠiă đ c áp d ng trong các
tr ng h p sau:
- Dùngăđ ăch ăđ ngăkhépăkínăcácăv tăn tăvƠănơngăc păcácăd măc uăBTCT,ăBTCTă
D Lă(ăC uăVĩnhăĐi n,ăc uăCh ăY)
- Thayăth ăcácăbóăcápăcǜăđ tătrongăbêătôngăb ngăcácăbóăcápăD LăcĕngăngoƠiă(C uă
Ni m)
- Liênăt căhóaăcácăd măgi năđ nă thƠnhăcácănh păliênăt căγănh p,ă4ănh p,ă5ănh pă
(C uăSƠiăGòn).
- Cácă nh pă d mă BTCTă th că hi nă khôngă cóă b nă ngĕn,ă cóă th ă dùngă D Lă cĕngă
ngoƠiăcĕngătheoăchi uădọcăđ ătri tătiêuăcácăv tăn tăvƠădùngăcápăngangăđ ăth căhi năcácă
b năngĕnăb ăsung.
1.2.1.2. Nguyên tắc cấu tạo.
Nguyên lý:
S d ng các l c dọc tr căvƠămômenăng c d u t i trọngăđ tĕngăs c kháng u n
c a d m và nâng cao kh nĕngăch ng n t,ătĕngăkh nĕngăch u c t c a k t c u.
H th ng neo s d ng gi ngănh ăh th ng neo s d ng trong k t c uăBTCTăD Lă
thôngăth ng. Các neo có th c đ nh t i các b ph n khác nhau c a b n m t c uănh ă
t i kh iăđ u d m, d m ngang,ăs n d m hay b n cánh.
Giải pháp công nghệ:
Sơ đồ đ ờng đi của cáp D L: Đ ngăđiăc aăcapăD LăngoƠiătheoăs ăđ ă thẳngă
ho căgƣyăkhúc.
- S ăđ ăthẳngăcóă uăđi mălƠăđ năgi n,ăd ăthiăcôngăvìăkhôngăph iăb ătríăc uăt oă
ph căt pă ăđi măgƣyăkhúc.ăM tămátă ngăsu tădoămaăsátătrongăcápăr tănh ănh ngăl iăcóă
hi uăqu ăkhôngăcaoăvƠăl căch ngăc tăc aăk tăc uăítăđ căc iăthi n.
6
1
2
3
Tàng cæåìng dáöm cáöu BTCT bàòng DÆL ngoaìi tuyãún caïp thàóng
1 - D măBTCT;ăβăV uăneoăcápăD LăngoƠi;ăγă- CápăD LăngoƠi
Hình 1.1: Gia c ờng bằng căng cáp D L ngoài theo sơ đồ thẳng.
- S ăđ ăgƣyăkhúc:ăTuy năcápăgƣyăkhúcăđiătheoăsátăbiênăđ ămôămenău năh năvƠă
tĕngăc ngăđ căs căch ngăc tăc aăd m.ăTuyănhiênătuy năcápăd ngănƠyăph iăt oăraăcácă
chiăti tăchuy năh ng,ălƠmătĕngătĩnhăt iăvƠăvi căthiăcôngăkhóăkhĕnăh n.
1
2
4
3
1 - D măBTCT;ăβăV uăneoăcápăD LăngoƠi;ăγă- CápăD LăngoƠi;ă
Tàng cæåìng dáöm cáöu BTCT bàòng DÆL ngoaìi bàòng tuyãún caïp gaîy khuïc
4 - V uăchuy năh ng
Hình 1.2: Gia c ờng bằng căng cáp D L ngoài theo sơ đồ gãy khúc.
Giải pháp bố trí neo cáp D L ngoài:
- Neoă tr că ti pă vƠoă k tă c uă :ă N uă cóă đi uă ki n,ă cápă đ că neoă tr că ti pă vƠoă cácă
ngĕnăho căd măngangă ăđ uăd măvƠăcácăb năngĕnătrungăgian.ăN uăb năngĕnăkhôngăđ ă
s căch uăl căthìăph iăgiaăc ngăchúng.ăB năngĕnăđ căkhoanălỗăđ ălu năcápăvƠăb ătríă
cácăb năđ măthépăho căbêătôngăc tăthépăd iăneo.
- NeoăvƠoăcácăchiăti tăc uăt oăđ tăngoƠiăk tăc u:ăK uăkhôngăcóăđi uăki năneoătr că
ti păvƠoăk tăc uăthìăneoăcápăD LăngoƠiăvƠoăcácăb ăph năc uăt oăhìnhăthƠnhăb ăsungă
n măngoƠiăti tădi năbêătôngăc aăcôngătrìnhăcǜ.ăNh ngăc uăt oăb ăsungănh ălƠ:ă
D măngangăBTCTăđúcăt iăch ăho căl păghépăđ tă ăgócăd m.
B năngĕnăb ăsungăph căv ăriêngăchoăD LăngoƠi.
D m ngang, b nă ngĕnă b sung ph iă đ c lien k t ch t v i d m ch đ truy n
D LăngoƠiăquaăneoăvƠoăti t di năbêătôngăcǜ.ăBêătôngăcácăb ph n c u t oănƠyăth ng
đ t i ch . Chúng ph iăđ c ngàm ch t chu vi vào thành c a ti t di n b ng cách :
Đ c bê tông c uăcǜăchoăt i c t thép c u t o, x lý 2 bên c a thành k t c uăcǜ.ăDoăkíchă
th c nh th ng ph iă dùngă D Lă đ áp ch tă vƠoă bêă tôngă cǜă đ ch ng c tă vƠă tr t.
V u neo gây nhi u ng su t t p trung c c b trongăbêătôngăcǜ.ăVìăv yăđ tránh các ng
su t ph , v uăneoăth ngăđ căđ t trong vùng ch u nén, g n nh ng ch vút ti p giáp
thƠnhăđ ng và b n ngang c a k t c u.
Giải pháp bố trí chuyển h ớng cáp:
Trongătr ngăh pătuy năcápăD LăngoƠiăđiătheoăh ngăgƣyăkhúcăthìă ăđi măgƣyă
khúcăc năb ătríăđi măchuy năh ng.ăV ătríăchuy năh ngăđ tă ăd măngangăb năngangă
s năcóăho căb ăsungăđ ăneoăcápăs ătínhăt ngăh păcùngăcácăl căkhácădoăchúngăph iăch uă
7
ngăsu tăv iăm cătiêuăc aăchúngălƠăv ătríăneoăvƠăv ătríăchuy năh ngăcóăth ăđ tăriêngă ă
v uăchuy năh ngăho căđ tăchungă ăv uăneo.ăTr ngăh păđ tăchungăthìăl căph iătínhă
lƠăt ngăh păcácăl cădoăneoăvƠăchuy năh ngăcápăD LăngoƠi.ăT iăcácă ăchuy năh ngă
cóăb ătríălỗăđ ălu năcápătrongăđóăđ tă ngăđ ăc ngăb ngăthépău nătheoăgócăxácăđ nh.
Cấu tạo bó cáp D L ngoài và các phụ kiện:
BóăcápăD LăngoƠiăkhácăv iăbóăcápăD LătrongălƠăyêuăc uăvi căch ngăg ăcaoăc aă
thépăvƠăcácăph ăki n.ăThépăc ngăđ ăcaoăc aăcápăD LăngoƠiăđ cădùngăcóănhi uălo i:
- Thép m ăk m
- Thép khôngăg
- Thépăđ tătrongă ngăghenăvƠăb măm ăbóăl iăthƠnhăcáp
- Thépă c ngă đ ă caoă thôngă th ngă g mă βă lo i:ă bóă thépă s iă 5 và bó cáp tao
12,7mm.
Bi năphápăch ngăg ăv ngăch căvƠăđ năgi nălƠăđ tăcácăbóăcápătrongă ngăvƠăb mă
cácăch tăb oăv ăvƠoătrongă ngănh :ăculyăxi mĕngă(ăv aăkhôngătr năcátă),ăho căm ăvƠă
m ăc ngăch ngăg .ăDùngăchoăD LăngoƠiăcóăβălo iă ngăb oăv :
- ngăb ngăkimălo iăkhimăkhíăc ng,ăb ădƠyăkho ngăβmmănh ngăcóăh ăs ămaăsátă
cao.ă ngăkimăkhíăb tăbu căph iădùngăn uăb măm ăđ ăb oăv .ăNóăđ tăyêuăc uăkínăhoƠnă
toƠnăvìăb năthơnăv tăli uăvƠăcóăth ăn iăb ngăhƠn.
- ngăb ngăpolyrthyleneăt ătrọngăcaoă(HĐPE)ăch uăápăsu tă0,6ăMpaăphùăh păv iă
lo iăch tăb oăv ălƠăxiămĕngăho căm ,ăsáp.ăLo iă ngănƠyăcóăth ăs năxu tătrongăn căv iă
giáăthƠnhăkhôngăđ tăb ngă ngăkimăkhí.
Trình tự thi công:
- Neoătr căti păvƠoăk tăc uăho căneoăvƠoăcácăchiăti tăc uăt oăđ tăngoƠiăk tăc u.
- L păm uăneoă ăhaiăđ uămỗiăbóăcáp,ăm uăneoăđ căl păvƠoăs năngoƠiăc aăchiă
ti tăneo.
- Lu nă ngăb oăv ăcápăđ ngăth iăv iăvi căl păm uăneo.
- Lu năcápăd ă ngăl cădọcă(ngang).
- Kéoăcápăd ă ngăl cădọcă(ngang).
- B măm ăho căb măv aăvƠoă ngăb oăv cáp.
- L păh păb oăv ăm uăneo.
- HoƠnăthi n.
8
Các sơ đồ căng cáp D L ngoài th ờng dùng:
Hình 1.3: Sơ đồ căng cáp D
L ngoài theo sơ đồ thẳng.
Hình 1.4: Sơ đồ căng cáp D L ngoài theo sơ đồ gãy khúc.
9
Hình 1.5: Sơ đồ căng cáp D L ngoài theo sơ đồ gãy khúc tại giữa nhịp.
1.2.1.3. u, nh ợc điểm.
u điểm:
- Chiăphíărẻăsoăv iăvi căph iăxơyăd ngăl iăcácăb ăph năchính,ăcácăthi tăb ăd ăs ă
d ngăvƠăgọnănhẹ.
- S căkhángăc tăvƠăs căkhángău năđ uătĕng mƠăkhôngălƠmătĕngătĩnhăt iăk tăc u.
- K tăc uăh ănênăd ăki mătraăb oăd ng,ăălƠmătĕngăđ ătinăc y.
- Cácătaoăcápăcóăth ăcĕngăkéoăhayăthayăđ iăkhiăc năthi t.
- Khôngă nhăh ngăl năđ năs ăkhaiăthácăbìnhăth ngăc aăc u.
Nh ợc điểm:
- ngăd ngăc aăph ngăphápăph ăthu căvƠoăđi uăki năh uăhi uăc aăcôngătrình.ă
Cácăbêătôngăcóăc ngăđ ăx uăkhôngăth ăkéoăqáuăc ngăđ ăchoăphép.ăDoăv yăc năpahiră
ti năhƠnhăkh oăsátăkỹăl ngăvƠăcóăcácăbi năphápăgiaăc ngătr căkhiăti năhƠnhăcĕngă
kéo.
- Vi căthiăcôngăcácă ăneoăvƠă ăchuy năh ngăcóăth ăkhóăkhĕn,ăCóăth ă nhăh ngă
đ năcápăD Lăbêătrongăkhiăti năhƠnhăkhoanăthiăcôngă ăneo.
- CápăD Lăkhôngăcóătínhăb năv iămôiătr ng.ăCh uăvaăđ p,ăch uăl aăkém.
- Khóăkhĕnătrongăvi căxácăđ nhăs căkhángăc tăc aăd m.
- Ph măviăthiăcôngăth ngăch tăhẹp.
- Tínhăth mămỹăc aăcôngătrìnhăkhôngăcao.
- Thiăcôngăđòiăh iăph iăcóăs ăc năth năchiăti t.
- Cóăm tăs ăc uăđ căth ăt iăc ătr căvƠăsauăkhiătĕngăc ng,ăn uăcóăcùngăs ăđ ,ă
- Xem thêm -
.PDF 
84 
19 
58 
