Giáo trình khai thác, kiểm định, gia cố, sửa chữa cầu cống Phần 2 ppsx

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 17/152

+ Xác ñịnh cường ñộ thực tế của bê tông ở từng bộ phận ñặc trưng của thép, của cốt
thép.
+ Tìm hiểu cách bố trí cốt thép thực tế trong bê tông.
Các hư hỏng, khuyết tật của kết cấu nhịp thép ñược phân nhóm theo các dấu hiệu
sau:
- Dạng bề ngoài của hư hỏng.
- Tốc ñộ phái triển hư hỏng cho ñến lúc phái hiện kết cấu.
- Mức ñộ nguy hiểm của hư hỏng.
- Vị trí của hư hỏng.
- Sự phân bố các hư hỏng (mật ñộ xuất hiện của chúng).
1.4.1. NHẬN DẠNG CÁC HƯ HỎNG.
Theo dạng bề ngoài của hư hỏng, cần phân biệt:
- Sự lỏng các ñinh tán, ñứt ñầu mũ ñinh tán
- Hư hỏng mỏi, thể hiện qua các vết nứt trong các bộ phận.
- Rỉ thép.
- Mất ổn ñịnh cục bộ hoặc ổn ñịnh chung của các bộ phận riêng lẻ hoặc các phần
của chúng.
- Các vết nứt.
- Cong vênh, biến dạng về hình dạng các bộ phận kết cấu.
Theo tốc ñộ phát triển ñến giai ñoạn nguy hiểm, cần phân biệt:
- Các hư hỏng phát triển 1 cách tức thời ñột ngột ( các vết nứt khi phá hoại dàn;
sự mất ổn ñịnh và v.v )
- Các hư hỏng phát triển nhanh( ví dụ các vết nứt do mỏi).
- Các hư hỏng phát triển dần dần (lỏng bu lông, lỏng ñinh tán, rỉ ).

Theo mức ñộ nguy hiểm của hư hỏng, cần phân biệt rỗ các loại:
- Hư hỏng rất nguy hiểm: ñó là các hư hỏng có thể gây ra ngừng khai thác cầu

hoặc phá hoại cầu (các vết nứt, mất ổn ñịnh các bộ phận riêng lẻ của kết cấu
nhịp v.v ).
- Hư hỏng cơ bản:các hư hỏng mà có thể ñột ngột thay ñổi tình trạng khai thác
bình thường của cầu : ví dụ lỏng ñinh tán, rỉ nặng v.v ).
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 18/152

- Hư hỏng ít nguy hiểm: Các hư hỏng này làm xấu ñi các ñiều kiện khai thác của
kết cấu, có ảnh hưởng xấu ở mức ñọ nào ñó ñến sự phát triển của các hư hỏng
khác( ví dụ : sự nghiêng lệch của các con lăn gối cầu ).
Theo tầm quan trọng của bộ phận có hư hỏng: Cần ñiều tra xem hư hỏng là ở
bộ phận nào.
- Dầm dọc, dầm ngang.
- Dầm chủ hoặc dàn chủ.
- Hệ liên kết dọc, hệ liên kết ngang.
Theo mức ñộ phổ biến của hư hỏng : cần phân biệt phát hiện.
- Hư hỏng có tính chất hàng loạt.
- Hư hỏng thường xuyên gặp.
- Hư hỏng ít khi gặp.
Khi ñiều tra và phân tích hư hỏng phải dựa theo các gợi ý sau ñây về các
nguyên nhân hư hỏng.
- Chất lượng thép xấu.
- Chất lượng chế tạo cấu kiện xấu.
- Các lõi về mặt thiết kế cấu tạo.
- Sự không phù hợp giữa các giả thiết tính toán và ñiều kiện làm việc thực tế.
- Công tác duy trì bảo dưỡng không ñược thực hiện tốt.
- ðiều kiện khí hậu khắc nghiệt bất lợi.
- Tải trọng quá tải qua cầu.
- Khổ giới hạn trên cầu cầu không ñủ.

- ðặc ñiểm tác ñộng bất lợi của hoạt tải ñoàn tàu.
1.4.2. ðIỀU TRA CÁC HƯ HỎNG DO MỎI.
Phá hoại mỏi xảy ra do sự phát triển dần dần các vết nứt trong thép.
Cần chú ý phát hiện các vết nứt mỏi ở các vùng chịu lực cục bộ, nơi có ứng suất tập
trung lớn nhất.
1.4.2.1. ðối với thanh dàn.
Các hư hỏng mỏi nặng nhất thường xuất hiện trong các thanh chéo gần giữa nhịp của
các loại dàn chủ ñinh tán. Tại ñó cần tìm vết nứt mỏi ñầu từ vùng ứng suất tập trung cao
nhất ở hai mép lỗ hàng ñinh thứ nhất và hàng ñinh thứ hai ñếm từ giữa thanh chéo của dàn.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 19/152

Thông thường vết nứt sẽ phát triển theo hướng ngang tới trục dọc của thanh dàn, vết nứt sẽ
qua các lỗ ñinh. ðôi khi ñầu vết nứt ỏ vị trí khoảng 1/5 ñường kính lỗ ñinh dọc theo trục
của thanh chéo, hướng về ñầu thanh.
ðể ñiều tra vết nứt mỏi phải kết hợp với việc phát hiện các ñinh tán bị hỏng. Sự xuất
hiện vết nứt mỏi luôn luôn ñược báo trước bằng hiện tượng lỏng ñinh tán nối các cấu kiện
ñó. Cần chú ý là trong các thanh chéo và thanh ñứng có các ñinh tán chịu cắt hai mặt thì ít
phát hiện thấy hư hỏng mỏi ở liên kết.
1.4.2.2. ðối với các thanh của hệ liên kết giữa các dàn chủ nên tìm vết nứt mỏi tại các mép
lỗ ñinh liên kết chúng vào bản nút. Lưu ý là các hư hỏng này làm cho giao ñộng của hệ liên
kết tăng thêm rõ rệt khi tàu chạy qua cầu và người ñiều tra có thể dễ dàng phát hiện.
1.4.2.3. ðối với các dầm hệ mặt cầu cần lưu ý rằng hư hỏng do mỏi là một trong các hư
hỏng phổ biến nhất và phát triển mạnh nhất trong dầm dọc, dầm ngang và hướng liên kết
của chúng với nhau.
Vết nứt thường gặp là vết nứt ở cánh nằm ngang của thép góc cánh trên của dầm dọc,
nó xuất hiện lúc ñầu ở bên dưới vệt gần sống thép góc này và phát triển theo sống ñó rồi
thay ñổi hướng ñi ngang với dầm dọc. Hiệu quả là cánh thép góc dưới tà vẹt bị cong vênh
rõ rệt. Cần phát hiện các hư hỏng như vậy ở thép góc phía trong và phía ngoài của dầm dọc

có tà vẹt ñè lên trên (loại dầm dọc không có tấm bản thép cánh nằm ngang, chỉ có các thép
góc cánh) và ở các thanh biên trên cuả những dàn mà tà vẹt kê trực tiếp lên thanh ñó.
Loại vết nứt mỏi cũng xuất hiện ở bản bụng dầm dọc theo hướng nghiêng ñi từ mép
lỗ ñinh của các hàng ñinh thứ 2, thứ 3, thứ 4 (ñếm từ ñinh dầm dọc xuống) của liên kết
dầm bụng với thép góc nối thẳng ñứng. Ở ñó là hậu quả sự lỏng ñinh tán ở liên kết bụng
dầm với thép góc liên kết gây ra ứng suất tập trung cao ở mép lỗ ñinh. Khi tải trọng lặp tác
dụng nhiều lần, ở mép lỗ xuất hiện các vết nứt mỏi trong bụng dầm. Do ñó, yêu cầu khi ñi
ñiều tra phải lưu ý phát hiện.
ðối với kiểu cấu tạo dầm dọc xếp chồng lên trên dầm ngang nên chú ý phát hiện vết
nứt mỏi ở cánh của thép góc cánh trên trong ñoạn tựa của dầm dọc lên dầm ngang và ñoạn
tựa của dầm ngang lên dầm chủ ( như ở dàn VN64 ). Cần lưu ý ñây là kiểu cấu tạo có tuổi
thấp và ñộ chịu mỏi thấp.
ðối với các dàn liên kết bằng bu lông cường ñộ cao cũng nên chú ý phát hiện vết nứt
ở liên kết của dầm dọc với dầm ngang, ñặc biệt là khi cấu tạo không có bản gá. Các ñinh
tán và bu lông cường ñộ cao có thể bị phá hoại ở các hàng ñinh, bu lông phía trên và phía
dưới của thép góc liên kết với bụng dầm ngang, ở ñó ñinh bị nhô ñầu do mô men uốn tác
dụng trong liên kết.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 20/152

1.4.2.4. Khi ñiều tra các kết cấu nhịp hàn và kết cấu nhịp ñã ñược tăng cường bằng hàn
(ñặc biệt là hàn và tán trong thời gian chiến tranh) cần lưu ý tìm vết nứt do mỏi xuất hiện
trong các mối hàn và trong thép cơ bản quanh ñó, ñặc biệt là mối hàn ở vùng ứng suất tập
trung cao do ngoại tải và nơi có ứng suất dư do hàn gây ra.
Cũng nên tìm vết nứt mới ở các chỗ có thay ñổi ñột ngột mặt cắt như do cắt bớt tập
bản thép, do hàn táp thêm bản thép, do hàn sườn tăng cường ñứng, hàn dầm ngang.
Các vị trí có lỗ thủng, lỗ khoét, các ñầu mối hàn là nơi có thể tìm thấy các vết nứt
mỏi
VÕt nøt

2
3
1

Hình 1.3. Vết nứt do mỏi ở thanh xiên của dàn Hình 1.4. Vết nứt do mỏi ở bản bụng dầm dọc
1. Dầm ngang; 2. Dầm dọc; 3. Vết nứt
VÕt nøt

2
3
41

Hình 1.5. Vết nứt do mỏi ở thép góc cánh của
dầm dọc
Hình 1.6. Vết nứt do mỏi ở bản cá
1. Bản cá; 2. Dầm ngang;
3. Dầm dọc; 4. Vết nút
1.4.2.5. ðối với bản gá cần tìm vết nứt mỏi do ứng suất pháp quá lớn gây ra bởi mô men
uốn trong liên kết dầm dọc với dầm ngang. Các vết mỏi này thường gặp ở mép lỗ ñinh
hàng thứ nhất hay hàng thứ hai, ñếm từ dầm ngang. Biểu hịên báo trước sự xuất hiện của
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 21/152

chúng là sự lỏng các ñinh tán lên bản gá. Như vậy lúc ñiều tra cần xem xét toàn diện kết
hợp với việc kiểm tra ñinh tán.
Hình 1.7. Vết nứt
do mỏi ở thép góc
cánh dưới của dầm

ngang
VÕt nøt



Hình 1.8. Vết nứt do mỏi ở thép góc ñứng liên kết dầm dọc với dầm ngang
1. Dầm dọc; 2. Dầm ngang; 3. Vết nứt

1.4.2.6. ðối với thép góc cánh dưới và giữa bụng dầm dọc cũng cần phát hiện vết nứt mỏi
từ mép lỗ ñinh hoặc ở vùng tập trung ứng suất pháp mà có hiện tượng rỉ rõ rệt hoặc các hư
hỏng về mặt cơ học.
1.4.2.7. ðối với thép góc ñứng liên kết dầm dọc với dầm ngang nên tìm vết nứt mỏi ở góc
của nó, ñặc biệt là không có bản gá hoặc bản gá quá yếu. Nguyên nhân vết nứt mỏi này là
do thép góc liên kết bị truyền lực dọc quá lớn từ các dầm dọc ñến trong khi các dầm dọc
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 22/152

làm việc chung với các thanh biên của dàn chủ. Một nguyên nhân khác là do mô men uốn
lớn ở chỗ liên kết với dầm ngang.
ðối với kết cấu nhịp dài trên 80m nên tìm thêm các vết nứt mỏi trong thép góc cánh
dưới của dầm ngang nhiều nhịp. Nguyên nhân cơ bản của nứt là do quá tải về mức ñộ làm
việc chung của dầm hệ mặt cầu với thanh biên dàn chủ. Hiện tượng này thường gặp ở các
kết cấu nhịp nào không có chỗ cắt ñứt dầm dọc.
Khi ñiều tra cần lưu ý là trong các thanh ñứng của dàn và các cấu kiện khác chịu tải
trọng cục bộ thì mức tăng của các hư hỏng mới sẽ nhanh hơn so với dầm ngang. Như vậy,
khi ñiều tra xét khả năng cho ñoàn tàu nặng qua cầu cần phải lưu ý rằng càng tăng tải trọng
trục xe thì càng làm giảm tuổi thọ của các cấu kịên chịu tải trọng cục bộ.
1.4.2.8. Dấu hiệu bề ngoài ñể dễ nhận biết về nút mỏi là các dấu hiệu rỉ màu nâu ñen và lớp
rạn nứt của lớp sơn phủ.

Có thể dùng máy dò siêu âm, máy Rơn ghen và máy dò kiểu từ ñiện ñể dò các vết
nứt rạn này.
Trong ñiều kiện thì sát có thể dùng các dụng cụ ñơn giản: Trên ñoạn mà quan sát
thấy nghi ngờ thì cần cạo sạch hơn vào vết rỉ, ñánh sạch bằng giấy nhám rồi bôi nhanh
dung dịch 10-15% axit nitoric lên bề mặt, sau ñó rửa bề mặt bằng nước, làm khô rồi dùng
kính lúp phóng ñại ñể tìm và dò vết nứt. ðôi khi có thể dùng ñục nhỏ, sắc ñể bạt ñi một lớp
phôi mỏng trên bề mặt dọc theo ñường nứt lờ mờ ñể phát hiện kỹ hơn. Cũng có thể dò theo
ñường nứt với một mũi kim nhọn cứng.
Có thể dùng dung dịch chất nhờn màu ñỏ dò vào vùng nghi ngờ, dung dịch này sẽ
thấm sâu vào và ñi lan theo vết nứt, giúp cho người ñiều tra dễ phát hiện vết nứt hơn.
1.4.3. ðIỀU TRA CÁC HƯ HỎNG DO RỈ.
1.4.3.1. Cần phân biệt hai dạng rỉ là :
- Rỉ bề mặt: Vết rỉ phân bố tương ñối ñồng ñều trên bề mặt cấu kiện thép.
- Rỉ cục bộ: Vết rỉ xuất hiện cục bộ và thường phát triển sâu.
Loại rỉ bề mặt thường có chủ yếu ở thanh biên dàn chủ và bản cánh các dầm dọc,
dầm ngang, các thanh của hệ liên kết giữa các dàn chủ hoặc giữa các dầm dọc.
Cần phát hiện các vết rỉ cục bộ ở các cấu kiện phần xe chạy. ðối với dầm dọc nên
tìm vết rỉ cục bộ ở bản nằm ngang cánh trên hoặc cánh nằm ngang của thép, góc cánh trên
tại chỗ chúng tiếp xúc với tà vẹt. Nơi ñó lớp sơn thường bị hỏng sớm và có ñộ ẩm lưu cữu.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 23/152

1.4.3.2. ðối với các kết cấu nhịp có ñường xe chạy trên: Các thanh và nút dàn này thường
bị nhiễm rác bẩn và bị rỉ nặng hơn so với các kết cấu nhịp có ñường xe chạy dưới( cùng có
mặt cầu trần).
Trong kết cấu nhịp chạy dưới có mặt cầu trần thì các bộ phận ở thấp hơn mặt xe chạy
thường bị rỉ nặng hơn và phải kiểm tra kỹ.
1.4.3.3. Trong các nút của hệ liên kết dọc nối với thanh biên dàn chủ và với dầm dọc
thường bị rỉ do bẩn rác ñất. Cần ñiều tra mức ñộ rỉ của các dầm ngang theo các vị trí

thường xuất hiện là:
- Ở bản cánh và bản cánh dưới trên ñoạn nối dầm ngang với bản nút nằm ngang của
hệ liên kết dọc giữa hai dàn chủ.
- Ở bên dưới vị trí ống nước thải từ toa tàu.
ðôi khi tại các vị trí ñó có vết rỉ ăn thủng hết ñộ dày bản thép.
1.4.3.4. Trong kết cấu có bước ñinh tán liên kết lớn hơn 160-200 mm thì giữa các bộ phận
không ñược liên kết chặt chẽ khiến cho rỉ dễ dàng xuất hiện và phát triển, ñôi khi rỉ nặng
ñến mức các sản phẩm rỉ trương nở ra làm cong phình một số ñoạn chi tiết thép góc, làm
ñứt ñầu ñinh tán.
Khi ñiều tra cần tìm và mô tả loại hư hỏng nói trên.
1.4.3.5. Trong các kết cấu nhịp dàn chạy dưới cấn xem xét phát hiện các vết rỉ ở các thanh
của hệ liên kết dọc trên giữa hai dàn chủ. Nguyên nhân có thể là do khói của ñầu máy có
chứa các chất ăn mòn.
Cần lưu ý sự phát triển của rỉ trên các bề mặt tiếp xúc có thể ăn mòn làm mủn các
cấu kiện ñược nối với nhau. Nguyên nhân là do các sai sót về cấu tạo ở các loại dàn cũ như
các khe hở quá nhỏ, có các hốc lóm chứa rác bẩn và ñọng nước, bước ñinh quá dài.
ðối với các loại dàn cũ có các thanh chéo bằng thép hoặc thép góc mà ñầu của chúng
kép hai bên sườn ñứng của thanh biên dàn thường bị rỉ ở chỗ nối vào sườn ñứng ñó.
Hư hỏng rỉ loại này có thể tìm thấy ở các thanh biên dưới của dàn chủ, ở ñó trong các
tập bản thẳng ñứng có các ñinh tán cách xa nhau và trong thanh chéo của hệ liên kết dọc
gồm hai thép góc cũng thường có bước ñinh quá dài. Các dàn Pigcau cũ do Pháp ñể lại
thường có vết rỉ này.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 24/152

1.4.3.6 Ghi chép mô tả.
Yêu cầu khi ñiều tra các chỗ rỉ phải ghi chép, mô tả, thể hiện trên bản vẽ sơ họa, ño
chiều dày bản thép còn lại sau khi ñập bỏ lớp rỉ ñể lấy số liệu phục vụ việc tính lại kết cấu.
Khi cần thiết có thể lấy mẫu sản phẩm rỉ ñem về phòng thí nghiệm ñể phân tích hoá

học.
1.4.4. ðIỀU TRA CÁC HƯ HỎNG VỀ MẶT CƠ HỌC VÀ PHÁ HOẠI DÒN.
Các hư hỏng cơ học thường xuất hiện trong thời gian khai thác cầu do tàu xe chạy va
quệt vì khổ giới hạn thiếu. Cũng có thể do lỗi chế tạo và lắp dựng. Có rất nhiều hư hỏng cơ
học do bom ñạn gây ra trong chiến tranh.
Khi ñiều tra cần phân biệt các dạng hư hỏng cơ học sau ñây:
+ ðứt các bộ phận ñơn lẻ
+ Cong vênh, méo cục bộ
Các lỗ thủng, vết lóm, vết dập
Phải ñiều tra kỹ mọi bộ phận có hư hỏng cơ hoc. Mức ñộ nguy hiểm của chúng ñược
ñánh giá tuỳ trường hợp cụ thể theo kích thước hư hỏng, trạng thái ứng suất và sự thay ñối
trạng thái ứng suất ñó do có hư hỏng.
1.4.4.1. ðối với các bộ phận bị va ñập phải ñiều tra kỹ tìm vết nứt ở vùng bị va ñập trực
tiếp và vùng bị biến dạng cưỡng bức. Trong các bộ phận bị cong vênh thường có ứng suất
dư, nếu có là bộ phận chịu nén mà lại cong vênh thì khả năng chịu lực sẽ giảm nhiều do bị
uốn dọc.
Các chỗ cong vênh ñược ño theo chỉ dẫn ở mục 1.2.2.4.
Nếu ñường tên của chỗ cong vênh ỏ cấu kiện bị nén lớn hơn 1/7 bán tính quán tính
mặt cắt trong mặt phẳng cong vênh, còn trong cấu kiện bị kéo mà ñại lượng nói trên lớn
hơn 1/10 chiều cao mặt cắt thì phải tính toán lại xem có cho phép ñể nguyên sự công vênh
mà vẫn cho thông xe hay không. Nếu không ñược thì cần kiến nghị về việc tăng cường sửa
chữa và theo ñặc biệt ngay.
1.4.4.2. Cần ñặc biệt lưu ý các thanh bị nén ở mặt cắt tổ hợp mà bị hư hỏng cong vênh
ñồng thời ở hệ thanh giằng, bản giằng giữa các nhánh của cấu kiện. Phải tính toán lại ngay
và nếu phải gia cố ngay.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 25/152

1.4.4.3. Các hư hỏng do phá hoại dòn rất ít gặp ỏ nước ta vì không có nhiệt ñộ ẩm nhưng

khi ñiều tra các kết cấu thép ñược hàn nối hoặc hàn vá có thể phát hiện vết nứt do công
nghệ hàn kém chất lượng, ñặc biệt là do dùng thép hình, thép bản chế tạo từ loại thép sôi
của Liên Xô (cũ ). Loại thép này không chịu hàn. Sự phá hoại dòn xảy ra là do phát triển
tức thời các biến dạng dẻo không thể hiện rõ rệt.
1.4.5. ðỐI VỚI DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG CỐT THÉP.
Khi ñiều tra dầm thép liên hợp bê tông cốt thép, ngoài ra các vấn ñề giống như ñối
với dầm thép, cần ñiều tra trạng thái liên kết giữa bản bê tông cốt thép với thép, các chỗ
nứt vỡ, nhũ vôi ở bề mặt ñáy bản bê tông cốt thép và các hư hỏng khác.
ðối với các dầm có chiều cao lớn, có thể xuất hiện các chỗ phình cong ở bản bụng do
biến dạng hàn khi chế tạo. nếu ñiều tra thấy ñường tên của phình này lớn qua 15-20mm thì
làm thêm các sườn tăng cường ngang.
1.5. ðIỀU TRA CÁC HƯ HỎNG CHUNG CỦA CÁC KẾT CẤU NHỊP BẰNG BÊ
TÔNG, ðÁ XÂY, BÊ TÔNG CỐT THÉP.
Các dạng hư hỏng thường gặp cần phải ñiều tra là: Các vết nứt rạn, sứt vỡ bê tông,
bong lớp bê tông bảo hộ cốt thép, rỗ bề mặt bê tông, hỏng lớp cách nước v.v
Trong kết cấu bê tông cốt thép thường, cần tìm vết nứt ở vùng chịu kéo khi ứng suất
lón hơn cường ñộ tính toán của bê tông, lưu ý rằng ñộ rộng vết nứt là 0,2mm là ñã ñược
qui trình thiết kế cho phép.
Các vết nứt trong dầm bê tông cốt thép dự ứng lực cần lưu ý hơn, ñặc biệt dầm có cốt
thép dự ứng lực dạng bó sợi thẳng, bó sợi xoắn, sợi ñơn hoặc cáp.
Nói chung vết nứt dầm bê tông cốt thép ñều làm giảm năng lực chịu tải. Ví dụ các
vết nứt xiên trong bụng dầm hay vết nứt dọc ở chỗ tiết giáp bụng dầm với ñáy bản ngang
ba lát.
Phải phân tích các vết nứt ñã phát hiện ñược ñể xác ñịnh ảnh hưởng ñến năng lực
chịu tải và tuổi thọ của kết cấu có xét ñến khuynh hướng phát triển của chúng.
1.5.1. PHÂN LOẠI CÁC VẾT NỨT ( HÌNH 1.9)
1.5.1.1.Vết nứt co ngót.
- Thường xuất hiện trong lớp bề mặt của bê tông do quá trình co gót không ñều.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 26/152

- Nguyên nhân là do hàm lượng xi măng quá nhiều trong hỗn hợp bê tông, ñặc biệt
của dạng kết cấu, cách bố trí cốt thép không hợp v.v
- Dấu hiệu ñặc trưng của vết nứt co ngót lá chúng phân bổ ngẫu nhiên kp ñịnh
hướng, chiều dài ngắn và nhỏ li ti.
- Các vết nứ co ngót có thể phát triển thành các vết nứt do lực.
A
A
6
2
8
7
4
5
3
1
9
A - A

Hình 1.9. Các dạng vết nứt trong kết cấu nhịp dầm.
1-Do co ngót; 2- Nứt xiên; 3- Nứt dọc tại chỗ tiếp giáp bản cánh với bản bụng;
4- Nứt ngang trong bản cánh trên; 5-Nứt ngang trong bầu dưới dầm;
6- Nứt dọc trong bầu dưới dầm; 7- Nứt ở vùng sát gối;
8- Nứt ngang nằm ngang ở ñầu dầm; 9- Nứt ở vùng mối nối


Hình 1.10. Các dạng vết nứt trong cầu vòm BTCT
1.5.1.3. Vết nứt nghiêng.
- Xuất hiện ở bụng dầm do ứng lực kéo chủ quá lớn.

- ðặc biệt nguy hiểm trong các kết cấu nhịp dự ứng lực vì có thể giảm nhiều năng
lực chịu tải.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 27/152

- Cần ñánh giá sự giảm lực chịu tải bằng cách tính toán.
1.5.1.4 - Vết nứt dọc.
- Xuất hiện ở chỗ tiếp giáp ñáy bản máng ba lát với bụng dầm, ñược coi là nguy
hiểm vì giảm năng lực chịu tải của kết cấu nhịp.
- Nguyên nhân chính là do sai sót công nghệ chế tạo kết cấu.
1.5.1.5. Vết nứt ngang trong bản máng ba lát.
- Nguyên nhân là do mô men uốn tạo ra qua lớn lúc cẩu dầm ñể lắp ghép, hoặc ño dự
ứng lực nén quá mạnh.
- Ở các dầm giản ñơn thì trong quá trình khai thác, các vết nứt này có thể bị khép lại.
1.5.1.6. Vết nứt ngang trong bầu dưới ở vùng chịu kéo chứa cốt thép dự ứng lực.
Vết nứt này chứng tỏ thiếu dự ứng lực, mất mát dự ứng suất quá nhiều do co ngót, từ
biến bê tông và mấu neo làm việc không bình thường.
Các vết nứt này không giảm khả năng chịu tải tính toán của kết cấu nhịp nhưng có
chế tạo ñiều kiện cho rỉ ăn mòn cốt thép dự ứng lực và giảm dần tuổi thọ của nó.
1.5.1.7. Vết nứt dọc trong bầu dầm chứa cốt thép dự ứng lực.
- Xuất hiện ngay trong những năm ñầu 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 rỉ nhanh và trầm trọng ở cốt thép dự ứng lực, các sản phẩm do rỉ tạo ra
sẽ trương nở các làm nở to thêm vết nứt khiến rỉ càng nhanh hơn và sớm phá hoại
kết cấu nhịp.
1.5.1.8. Vết nứt nằm ngang ở ñoạn ñầu bê tông nhịp.
- Xuất hiện do ứng suất cục bộ quá lớn ở bên dưới mấu neo cốt thép dự ứng lực.
- Phát triển trong thời kỳ ñầu khai thác cầu.

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 28/152

1.5.1.9. Vết nứt ở bên trên thớt gối.
- Nguyên nhân là do cấu tạo cốt thép ñặt ở ñầu dầm không ñủ và cấu tạo ñầu dầm
không hợp lý (neo ñặt quá sát nhau, thớt gối ngắn v.v ).
- Sự làm việc của thớt gối có ảnh hưởng ñến loại vết nứt này.
Nếu gối di ñộng bị kẹt không hoạt ñộng tốt sẽ gây ra các ứng lực phụ làm tăng các
vết nứt này.
- Cũng có thể do kết cấu nhịp không tựa khít ñều lên gối cầu làm cho tác ñộng xung
kích của tàu chạy qua cầu bị tăng lên.
1.5.1.10. Vết nứt trong cầu vòm bê tông cốt thép.
- Xuất hiện trong các cột, thân vòm.
- Trong các ñầu ñá xây và cầu bê tông kiểu vòm thường có vết nứt ở chân vòm và
ñỉnh vòm.
- Trong các hệ siêu tĩnh ngoài bằng bê tông, bê tông cốt thép hay ñá xây còn có các
vết nứt do lún hay biến dạng của mố trụ.
1.5.2. ðể ñánh giá ảnh hưởng vết nứt ñến năng lực chịu tải và tuổi thị kết cấu, làm rõ
nguyên nhân xuất hiện vết nứt, cần phải có các số liệu ñiều tra về ñộ rộng vết nứt và sự
biến ñổi ñộ rộng ñó, ñặc ñiểm bố trí các vết nứt, chiều dài vết nứt, trạng thái chung của cả
công trình.
Có thể phát hiện các vết nứt ngầm bằng máy dò siêu âm. Cần ñánh dấu các dấu vết
nứt lên bề mặt bê tông bằng sơn, ghi rõ ngày ñiều tra và ghi chép vào sổ theo dõi, chụp ảnh
chi tiết.
ðộ rộng vết nứt ñược ño bằng kính phóng ñại có vạch chia ñộ. Vị trí ño phải ñánh
dấu cố ñịnh ñể theo dõi lâu dài và ño lại khi cần.
Cần quan tâm sát sự tiến triển của vết nứt trên kết cấu như sau:
+ ðo lại 1 cách ñịnh kỳ.
+ Ghi chép ñăng ký ñặc ñiểm vào sổ theo dõi vết nứt, có ghi chú về nhiệt ñộ,

thời tiết và tải trọng lúc ño.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 29/152

+ Dán băng thạch cao ngang qua vết nứt ñang tiến triển. Khi vết nứt tăng lên sẽ
làm nứt băng thạch cao ñó và dễ phát hiện.
+ Dấu hiện bên ngoài của vết nứt lại nguy hiểm ñang phát triển là vết rỉ mầu trên
bề mặt bê tông, lúc ñó cốt thép ñã bị rỉ nặng.
+ Nếu thấy vết nhũ trắng là dấu hiệu cho biết ñá xi măng ñã bị khử kiềm trong
vùng bị nước thấm qua bê tông.
Khi ñiều tra bê tông cốt thép, bê tông, ñá xây cần ñặc biệt xem xét ñánh giá chất
lượng chế tạo kết cấu.
1.5.3. ðối với các hư hỏng không nhìn thấy ñược (rỗng, rỗ, bong lớp bảo hộ v.v ) có thể
phát hiện bằng phương pháp ñơn giản là dùng búa gõ. Nếu ñập búa vào bê tông tốt thì âm
thanh ñanh, vang dội. Nếu ñập vào bê tông có rỗ, rỗng xốp, phân lớp thì có tiếng ñục, tắt
ngay.
Khi ñiều tra cần xem xét tình trạng hệ thống thoát nước và lớp cách nước mặt cầu.
Nếu chúng còn tốt thì ñảm bảo ñược tuổi thọ. Nếu ngược lại thì nước sẽ thấm qua bê tông,
kiềm hoá ñá xi măng và gây rỉ cốt thép.
Có thể dễ dàng phát hiện vùng hư hỏng lớp cách nước nhờ các nhũ vôi xuất hiện trên
bề mặt ñáy bản máng ba lát hay bề mặt bụng dầm.
Biến dạng của kết cấu nhịp dự ứng lực chịu ảnh hưởng lớn của co ngót và từ biến bê
tông, sự có mặt của vết nứt, sự hư hỏng ỏ mấu neo cốt thép dự ứng lực v.v Muốn ñánh
giá ñúng các ảnh hưởng này phải ñịnh kỳ cao ñạc lại kết cấu nhịp. So sánh các kết quả cao
ñạc và các kết quả kiểm tra ñịnh kỳ có thể rút ra ñược thông tin quan trọng về sự thay ñổi
tình trạng chịu lực mà ñánh giá ñộ tin cậy và tuổi thọ kết cấu.
1.6 - ðIỀU TRA CÁC LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP VÀ BÊ TÔNG CỐT
THÉP.
Các dạng liên kết thường gặp trong cầu thép là liên kết ñinh tán, bu lông, hàn, bu

lông cường ñộ cao. Các dạng liên kết thường gặp trong cầu bê tông cốt thép là liên kết hàn
cốt thép chờ, bản thép chờ rồi bịt mối nối, liên kết có cốt thép dự ứng lực ngang cầu hay
dọc cầu.
Khi ñiều tra cần lưu ý xem xét các liên kết này vì ñó là nơi dễ phát sinh hư hỏng nhỏ
do các thiết kế cũng như lỗi thi công và khai thác.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 30/152

1.6.1. ðIỀU TRA LIÊN KẾT ðINH TÁN.
1.6.1.1. Dạng hư hỏng thường gặp nhất của ñinh tán là lỏng ñinh tán.
Khi ñiều tra cần lưu ý sự lỏng ñinh tán thường do hiện trượt tương ñối giữa bộ phận
ñược nối ghép với nhau bằng ñinh tán. Mức ñộ trược trên các mặt tiếp xúc phụ thuộc vào
cường ñộ vận chuyển của các ñoàn tàu, trạng thái ứng suất trong liên kết, ñặc ñiểm rung
ñộng của ñoàn tàu.
Mức ñộ lỏng ñinh tán ở một số ñinh trong vùng ñang ñiều tra cần coi ñó là một hư
hỏng nghiêm trọng sẽ làm tăng tác dụng ñộng học lên các bộ phận ñược nối ghép làm tăng
biến dạng của liên kết và các kết cấu nói chung, ứng suất tập trung quanh mép ñinh có thể
bị tăng ñến vài lần so với ứng suất trung bình. Do ñó tăng nguy cơ xuất hiện vết nứt do
mỏi, ñặc biệt là ở các cấu kiện chịu lực ñổi dấu do tải trọng lặp hoặc chịu ứng kéo thay
ñổi. Như vậy khi ñiều tra thấy lỏng ñinh tán phải dự kiến ñến sự phá hoại nơi của
cấu kiện
hiện ñược nối ghép bởi các ñinh tán ñã lỏng ñó.
Các cầu càng lâu năm càng có nguy cơ lỏng nhiều ñinh tán vì quá trình lỏng ñinh tán
là quá trình kéo dài.
Trong liên kết có ñinh tán lỏng thì ñặc ñiểm truyền ứng lực cũng bị thay ñổi. Do lỏng
ñinh tán mà mép lỗ ñinh bị khí ẩm xâm thực vào cùng các loại chất ăn mòn gây ra rỉ và
làm tăng sự phát triển của các vết nứt mỏi và vết nứt mỏi rỉ ở các mép lỗ ñinh. Cần dùng
kính lúp ñể tìm các vết nứt ở ñó.
ðối với các dàn chủ tán ñinh nên tìm các ñinh tán bị lỏng ở liên kết của các thanh

chéo ( ñặc biệt là các thanh chéo ở khoảng giữa nhịp) và các thanh treo nối với bản nút
trên, ở liên kết của các thanh trong hệ giằng liên kết dọc hoặc giằng liên kết ngang giữa các
dàn chủ, ở các chỗ giao nhau của các thanh bụng của dàn chủ và của hệ giằng liên kết.
Tại chỗ nối các thanh chéo và thanh ñứng vào nút dưới của dàn chủ rất ít gặp các
ñinh tán bị lỏng yếu.
ðối với các dầm hệ mặt cầu, nên tìm ñinh tán lỏng ở chỗ liên kết dầm dọc với dầm
ngang (ñặc biệt là nếu ở ñó không có bản cá ), ở chỗ liên kết góc cách trên với bản bụng
của dầm dọc, ở các thanh của hệ giằng liên kết giữa hai dầm dọc.
Cần chú ý mức ñộ phát hiện mức ñộ lỏng không ñều giữa các ñinh trong nhóm ñinh.
Các ñinh ở hàng ngang ngoài cùng chịu lực nhiều nhất sữ bị yếu trước. Các ñinh tán chịu
cắt một mặt thường sớm bị lỏng hơn các ñinh tán chịu cắt hai mặt. Một số ñinh tán có thể
bị ñứt mất mũ ñinh.
1.6.1.2. ðể phát hiện ñinh tán lỏng thoạt tiên quan sát, sau ñó nghi ngờ thì dùng búa gõ:
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 31/152

- Nếu nhìn kỹ nhìn thấy vết rỉ ở mũ ñinh hoặc ở chỗ tiếp các bộ phận nối có thể
nghi ngờ ñinh lỏng.
- Dùng búa 0,2kg gõ nhẹ ñầu mũ ñinh nếu nghi ngờ thì ñặt ñầu ngón tay ở ñầu mũ
ñinh phía ñối diện và gõ búa lại lần nữa. Nếu ñinh tán lỏng thì sẽ cảm thấy ñầu mũ
ñinh bị lắc ngang nhẹ bên dưới ngón tay.
- Cũng có thể kết hợp nghe âm thanh xuất hiện khi ñập nhẹ búa vào ñinh nếu ñinh
lỏng thì nghe thấy âm thanh ñục.
Sau khi phát hiện các ñinh tán bị lỏng yếu, ñánh dấu sơn và ghi vào phiếu theo dõi
cầu yêu cầu thay ngay các ñinh ñó bằng bu lông có cường ñộ cao có kích thước. Như vậy
giảm ñược ứng suất tập trung quanh lỗ ñinh và làm chậm lại quá trình lỏng dần ñi của các
ñinh khác xung quanh.
Trong bảng 1-1 và hình 1-11 mô tả tóm tắt các hư hỏng ñinh tán thường gặp và mức
sai hỏng cho phép, nguyên nhân xuất hiện ñể gợi ý cho cán bộ ñiều tra.

1.6.2. ðiều tra liên kết bu lông có ñộ chênh ñến 1mm giữa ñường kính lỗ và ñường
bu lông nên bị biến dạng trượt lớn và chỉ có ở các kết cấu tạm thời. Việc ñiều tra các liên
kết này chủ yếu là xem tình trạng lỏng ñai ốc và rỉ ăn mòn bu lông.
ðối với liên kết bằng bu lông tinh chế và chốt hịên có ở các dàn T66, VN64, VN71,
cần ñiều tra theo các nội dung như ñối với liên kết ñinh tán và thêm nội dung ñiều tra về
ñai ốc, mức xiết chặt ñai ốc mức ñộ rỉ của bu lông và chốt.
1.6.3. ðiều tra liên kết bu lông cường ñộ cao.
Cần ñiều tra mức ñộ ép chặt khít giữa các tập bản thép bằng ñộ thước thép lá ño khe
hở và quan sát. Kiểm tra trạng thái các bu lông ñai ốc các vòng ñệm. Chú ý tìm các hư
hỏng ñiển hình như :
+ Các tập bản không ñược ép khít với nhau.
+ Lực căng bu lông không ñủ yêu cầu của ñồ án.
+ Có vết nứt trong bu lông và ñai ốc.
+ Có vết dập ở vòng ñệm và ñai ốc.
+ Chiều dài ren răng của bu lông thiếu ( do thi công dùng bu lông sai qui cách).
ðể kiểm tra lực căng bu lông cường ñộ cao phải dùng loại cờ lê ño lực có gắn ñồng
hồ chuyên dụng. Nếu liên kết có ít hơn 5 bu lông thì kiểm tra tất cả nếu có từ 5-20 bu lông
thì kiểm tra 5 bu lông. Nếu số bu lông trong liên kết ñược chọn ñể kiểm tra là nhiều 20 thì
kiểm tra 25% số lượng bu lông ñó.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 32/152

Các hư hỏng khác cũng cần ñược quan sát cầu nhận xét.

1,8d
0,65d
I II III
δ
IV

δ
V VI
VII VIII
a
a
b
b
a
b
a
IX
c
b a
δ
X
a
XI
δ
XII
δ

Hình 1.11. Các hư hỏng ñinh tán

Bảng 1.1
Mô tả hư hỏng Hình
vẽ
Sai số cho
phép
Nguyên nhân
ðinh tán yếu, bị rung

lắc khi ñập búa 0,2 kg
I Không Lực ñinh tán yếu, nhiệt ñộ nung nóng
ñinh không ñủ, các tập bản cánh chưa
ñược ép chặt khít khi tán ñinh
Mũ ñinh bị nứt II Không ðinh bị ñốt nóng quá lúc tán.
Chất lượng thép của ñinh tán xấu
Mũ ñinh không tỳ sát
vào bề mặt bản thép
III
δ
≤
0,22mm
Ép búa ñỡ không chặt khi tán ñinh. Có
gờ vướng ở chỗ ñáy mũ ñinh
Mũ ñinh có chỗ không
tỳ sát vào bề mặt bản
thép
IV
δ
≤
0,22mm
Như trên
Ép búa ñỡ không ñúng trục ñinh lúc
tán ñinh
Mũ ñinh bị vẹo V Không Như trên
Mũ ñinh bị khuyết hết
xung quanh
VI a+b
≤
0,1d Ép búa không ñúng

Chiều dài thân ñinh không ñủ
Mũ ñinh bị khuyết ở
một phần
VII a+b
≤
0,15d Ép búa không ñúng
Chiều dài thân ñinh không ñủ