bài giảng khai thác và kiểm định cầu

Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
KHAI THÁC VÀ KIỂM ĐỊNH CẦU
TS. Hồ Xuân Nam
TS. Trần Thế Truyền
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
NỘI DUNG CHÍNH

Giới thiệu chung

Quản lý và khai thác cầu

Kiểm định cầu

Kiểm toán cầu

Sửa chữa và tăng cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
3
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU

HTQL CÁC QUỐC LỘ HTQL CÁC TỈNH LỘ HTQL CẦU ĐƯỜNG SẮT
KHU QUẢN LÝ ĐB II, IV, V, VII
CÔNG TY QL & SỬA CHỮA ĐB
QL CẦU, PHÀ…
CÁC SỞ GTVT
ĐOẠN QLĐB
HẠT QLĐB
CỤC ĐƯỜNG SẮT
CÔNG TY QLĐS
CUNG ĐS
TỔNG CỤC ĐƯỜNG BỘ
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
NỘI DUNG QUẢN LÝ CẦU
HỒ SƠ QUẢN LÝ CẦU QL TÌNH TRẠNG KT CẦU
PHÂN LOẠI CẦU
-
Hồ sơ thiết kế.
-
Hồ sơ hoàn công.
-
Hồ sơ kiểm tra cầu.
-

Hồ sơ sửa chữa, tăng
cường cầu.
-
Mặt cầu, đường vào
cầu.
-
Kết cấu nhịp cầu.
-
Gối cầu.
-
Mố trụ cầu.
-
A
-
B
-
C
-
D = D1, D2, D3
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
HƯ HỎNG KẾT CẤU NHỊP CẦU BT
Giới thiệu chung

Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
HƯ HỎNG KẾT CẤU NHỊP CẦU THÉP
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
HƯ HỎNG KẾT CẤU MỐ-TRỤ CẦU
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ CẦU


Kiểm tra tổng quát:

Thực hiện hai năm một lần và kiểm tra bất thường được tiến hành khi có yêu cầu cần thiết như lũ,
lụt, động đất hay tai nạn xảy ra đối với công trình cầu.

Chủ yếu bằng mắt thường và các thiết bị giản đơn như kính lúp, dụng cụ đo độ mở rộng vết nứt,
thước đo dài…

Phát hiện các hư hỏng trên công trình, tìm nguyên nhân của các hư hỏng, lập hồ sơ kiểm tra sau
đó tiến hành phân loại công trình

Kiểm tra chi tiết:

Nếu qua kiểm tra tổng quát công trình được xếp loại D hoặc công trình có những yêu cầu riêng,
chẳng hạn để tăng cường cầu, để mở rộng cầu Kiểm tra tất cả các bộ phận cầu.

Tùy theo yêu cầu có thể dùng các máy đo để đo ứng suất, độ võng, dao động của công trình và
tiến hành thí nghiệm vật liệu để đánh giá chính xác khả năng chịu lực của công trình từ đó tìm ra
giải pháp

Kiểm tra toàn diện:

Gồm cả việc kiểm tra đối với cầu, kiểm tra môi trường và các công trình xung quanh.

Chỉ kiểm tra khi công trình có những hư hỏng lớn do tác động của môi trường hoặc của các công
trình xây dựng ở gần cầu hoặc để tăng cường và mở rộng cầu cũ mà việc tăng cường hay mở rộng
có thể gây tác động đến môi trường và các công trình xung quanh cầu.
Công tác kiểm tra cầu trong tài liệu của ESCAP (TS. ATSUSHI MURAKAMI biên soạn
dựa vào các quy định của Nhật Bản)
Giới thiệu chung

Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ CẦU

Kiểm tra thường xuyên:

Trong hai năm đầu từ sau khi xây dựng xong cứ ba tháng kiểm tra một lần, những năm tiếp sau
cứ sáu tháng kiểm tra một lần.

Phát hiện các hư hỏng xuất hiện ở tất cảc các bộ phận cầu so với lần kiểm tra trước và so với trạng
thái ban đầu từ đó có kế hoạch duy tu, bảo dưỡng hoặc nếu cần thì đề xuất lập kế hoạch kiểm tra
chi tiết hoặc sửa chữa cầu.

Kiểm tra hàng năm:

Mỗi năm một lần, nên tiến hành vào thời điểm hết mùa mưa lũ, vì khi đó công trình cầu rất dễ có
thể xuất hiện các hư hỏng.

Chủ yếu bằng mắt thường và các thiết bị giản đơn như kính lúp, dụng cụ đo độ mở rộng vết nứt,
thước đo dài…

Đánh giá khả năng khai thác và phân loại cầu, kết quả kiểm tra phải lưu giữ trong hồ sơ quản lý
cầu làm cơ sở cho các lần kiểm tra sau, làm cơ sở để lập kế hoạch sửa chữa nếu cần.


Kiểm tra chi tiết:

10 năm/ lần, nhằm đánh giá từng bộ phận và toàn bộ cầu về khả năng chịu lực về sự suy thoái của
từng bộ phận ở cả hai lĩnh vực vật liệu và kết cấu.

Kiểm tra chi tiết đầu tiên /Kiểm tra chi tiết thường xuyên /Kiểm tra chi tiết ngoại lệ
Công tác kiểm tra cầu trong hội thảo Cầu đường Việt – Pháp (quyển 1 “Những vấn đề
chung về công tác kiểm tra các công trình cầu đường”)
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ CẦU

Kiểm tra thường xuyên:

Sáu tháng hoặc 1 năm kiểm tra một lần.

Chủ yếu bằng mắt thường và các thiết bị giản đơn như kính lúp, dụng cụ đo độ mở rộng vết nứt,
thước đo dài…

Kiểm tra đột xuất:

Kiểm tra sau lũ lụt, động đất, tai nạn ở thời điểm không trùng với kiểm tra thường xuyên.


Kiểm tra: tất cả các bộ phận cầu.

Kiểm tra chi tiết:

Theo định kỳ đối với cầu lớn (năm năm hoặc mười năm một lần)

Kiểm tra chi tiết ban đầu để lập trạng thái không và đánh giá khả năng khai thác so với thiết kế (có
thể gọi là thử tải và lập trạng thái ban đầu)

Kiểm tra chi tiết thông thường (có thể gọi là kiểm định cầu) để dánh giá khả năng chịu lực của
cầu.
Công tác kiểm tra cầu theo quan điểm của Trường Đại học Giao thông Vận tải.
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
THỬ NGHIỆM CẦU
-
Căn cứ lập đề cương.
-
Giới thiệu chung về cầu.
-
Mục đích thử nghiệm cầu.
-
Nội dung thử nghiệm cầu.

-
Máy móc thiết bị.
-
Tải trọng và sơ đồ tải.
-
Bảo đảm giao thông.
-
Dự toán.
ĐỀ CƯƠNG THỬ NGHIỆM
Quyết định giao/ Hợp đồng/ Hồ sơ thiết kế, hồ sơ quản lý
cầu/ Các quy trình quy phạm kỹ thuật
Vị trí cầu, cơ quan quản lý, năm XD, khai thác, tải trọng
TK, khai thác/ Kết cấu bên trên, bên dưới/ Hiện trạng
Đo đạc kích thước, cao độ… để vẽ lại hồ sơ/ Xác định các
hư hỏng và nguyên nhân/ Xác định khả năng chịu tải so với
TK hoặc hiện tại/ Kiến nghị chế độ khai thác, duy tu bão
dưỡng, sửa chữa nếu cần/ Cơ sở nghiệm thu cầu mới hay
thiết kế tăng cường cầu cũ…/ NCKH
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
THỬ NGHIỆM CẦU
NỘI DUNG THỬ NGHIỆM BÁO CÁO KẾT QUẢ
-

Đo đạc KTHH cầu.
-
Xác định hư hỏng.
-
Đo ứng suất.
-
Đo biến dạng,
-
Đo độ võng.
-
Đo góc xoay.
-
Thí nghiệm.
-
Ăn mòn, siêu âm.
-
Căn cứ lập báo cáo.
-
Giới thiệu về cầu.
-
Hiện trạng cầu.
-
Tải trọng thử, sơ đồ.
-
Bố trí điểm đo.
-
Kết quả đo.
-
Kiểm toán cầu.
-

Kết luận và kiến nghị
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM CẦU

Thử nghiệm với tải trọng tĩnh:

Đo các giá trị không tải và có tải (đứng yên)

Đo lặp ít nhất 3 lần

Thí nghiệm với tải trọng động:

Tải trọng ngẫu nhiên chạy qua cầu

Yêu cầu thời gian đủ dài nhằm xác định các giá trị bất lợi
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu

Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
TẢI TRỌNG DÙNG CHO THỬ NGHIỆM CẦU

Quy định tải theo Quy trình thử nghiệm cầu 22 TCN-170-87:

Tải trọng thử nghiệm = HTTC * Hệ số xung kích (TK theo TTGH; theo US cho phép: thêm hệ số
1,2).

≥ Tải trọng lớn nhất thông qua trên tuyến (Cầu đường sắt).

≥ 80 % (HTTC * Hệ số xung kích) , đối với cầu đường ôtô.

Sơ đồ tải:

Theo chiều dọc và ngang cầu  hiệu ứng bất lợi đối với cầu (điều 3.6, điều 3.19).

Vẽ đường ảnh hưởng đại lượng cần đo.

Xếp xe theo các sơ đồ bất lợi nhất theo phương dọc cầu.

Theo phương ngang cầu  sơ đồ đúng tâm hoặc lệch tâm.

Số xe cần thiết = (Số xe theo phương dọc cầu) x (Số làn xe)
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng

cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
Đoàn tàu tiêu chuẩn T-Z (T10, T14, T18, T22, T26 )
TẢI TRỌNG
Z
T
0,36Z
T/m
Z
T
Z
T
Z
T
Z
T
4m
8m
4m 4m4m 4m
8m
7T
3T
7T
3T
9.5T
3.5T
7T
3T
Đoàn xe H10

1,7m0,5m 1,1m 1,7m
0,6m
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
TẢI TRỌNG
Đoàn xe H18
1,7m0,5m 1,1m 1,7m
0,6m
Đoàn xe H13
4m
8m
4m4m4m
8m
4m
9.1T
3.9T
12.35T
4.55T
9.1T
3.9T
9.1T
3.9T
4m

10m 1.6m 6m
4m 4m 4m
12.6T
5.4T
12T12T12T12T
6T
4m
12.6T
5.4T
12.6T
5.4T
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
TẢI TRỌNG
Đoàn xe H30
12T 12T
1,6m
6m 10m 6m
1,6m
10m 6m
1,6m
12T12T
6T

12T12T 12T12T
6T
12T12T 12T12T
6T
0,5m 1,9m 1,1m 1,9m
0,6m
1.2m
20T 20T 20T 20T
1.2m 1.2m
2.7m
0.65m
0.8m
Xe bánh XB80
0.7m
6T/m
5.0m
0.65m
2,6m
Xe xích X60
Tải trọng người: q
ng
= b
le
x 300 (kG/m2). Với b
le
là chiều rộng lề đi bộ (m).
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu

Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
TẢI TRỌNG
Xe tải thiết kế
145kN 145kN 35kN
a = 0.6m khi tính kết cấu nhịp
a = 0.3m khi tính bản mặt cầu.
110kN
110kN
Xe hai trục thiết kế
a = 0.6m khi tính kết cấu nhịp
a = 0.3m khi tính bản mặt cầu.
9,3 kN/m
Tải trọng làn
Tải trọng người: q
ng
= b
le
x 300 (kG/m2). b
le
≥0,6m
q
ng
= b
le
x 410 (kG/m2) b
le

≥ 1,5m Với b
le
là chiều rộng lề đi bộ (m).
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
Sơ đồ tải trọng theo chiều dọc cầu để đo ứng suất
ở mặt cắt có mô men lớn nhất E (a) và mặt cắt giữa nhịp C (b)
SƠ ĐỒ TẢI TRỌNG
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm

SƠ ĐỒ TẢI TRỌNG
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu

Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
SƠ ĐỒ TẢI TRỌNG
Sơ đồ tải trọng theo chiều dọc cầu để đo ứng suất pháp ở mặt cắt có mô men
lớn nhất của cấu liên tục
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
SƠ ĐỒ TẢI TRỌNG
Dầm T - 01 làn xe
Dầm hộp - 02 làn xe
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm

ĐO ỨNG SUẤT
Cấu tạo tenzomét
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Bộ môn Cầu Hầm
ĐO ỨNG SUẤT

Biến dạng dài:
1
1
. .l k n
k
∆ = ∆
Hệ số phóng đại k, hệ số này thường là 1000.
Hệ số điều chỉnh của máy, thường k1 = 0,98 ÷1,02
Số vạch chênh lệch trên thang chia là hiệu số của số đọc khi không có tải và số đọc không tải.
1 0
n n n
∆ = −
1
1
l
l
ε

∆
=
2
2
l
l
ε
∆
=

Biến dạng tương đối:
( )
( )
1 1 2
2
2 2 1
2
. .
1
. .
1
E
E
σ ε µ ε
µ
σ ε µ ε
µ

= +


−



= +

−


Ứng suất chính:
Giới thiệu chung
Quản lý và khai
thác cầu
Kiểm định cầu
Kiểm toán cầu
Sửa chữa và tăng
cường cầu