MỘT SỐ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ SỬA CHỮA, NÂNG CẤP KẾT CẤU NHỊP CẦU BTCT Ở VIỆT NAM

MỘT SỐ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ SỬA CHỮA, NÂNG CẤP KẾT CẤU NHỊP CẦU
BTCT Ở VIỆT NAM
Nguyễn Việt Khoa1, Nguyễn Trung Hà2, Lê Văn Hùng3, Nguyễn Quang Huy4

TÓM TẮT: Các dầm cầu BTCT và BTCT DƯL chiếm một tỷ lệ khá lớn và có xu hướng ngày càng
tăng trong xây dựng các công trình ở nước ta. Sau một thời gian khai thác do nhiều nguyên nhân, các
dầm bị hư hỏng, chất lượng công trình cầu bị xuống cấp cần thiết phải sửa chữa, nâng cấp công trình
cầu. Công nghệ sửa chữa, tăng cường kết cấu bằng dự ứng lực ngoài được sử dụng khá phổ biến trên
thế giới từ khá lâu cho cả kết cấu cầu mới và đặc biệt trong sửa chữa cầu cũ; công nghệ dán tấm
composite cốt sợi (FRP) mới được áp dụng gần đây cũng có những ưu điểm như dễ thi công, không làm
tăng tĩnh tải. Bài báo phân tích 2 giải pháp chủ yếu hiện nay trong sửa chữa, tăng cường cầu BTCT đang
được áp dung phổ biến là công nghệ sửa chữa tăng cường cầu bằng DƯL-N và công nghệ sửa chữa tăng
cường cầu bằng chất dẻo có cốt sợi.
TỪ KHÓA: giải pháp thiết kế, DƯL-N, FRP, đánh giá khả năng chịu lực, cầu bê tông cốt thép.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Sau một thời gian khai thác, dưới tác dụng của các loại tải trọng, ảnh hưởng của môi trường, ...
dẫn đến sự hư hỏng của các bộ phận kết cấu công trình cầu, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng
chịu lực, tuổi thọ và khả năng khai thác công trình cầu. Số lượng các cầu yếu trên toàn quốc
cần sửa chữa, tăng cường hiện nay rất lớn. Tuy nhiên, điều kiện ngân sách còn hạn hẹp nên việc
lựa chọn công nghệ, giải pháp sửa chữa phù hợp, đảm bảo tuổi thọ lâu dài, vật liệu và công
nghệ sửa chữa phải có tính bền vững trong điều kiện khí hậu ở Việt Nam là rất quan trọng.
Theo thống kê sơ bộ của Tổng cục ĐBVN, hiện có khoảng 1.672 cây cầu có tải trọng thấp, khổ
cầu hẹp, bị ngập, không đủ khẩu độ thoát nước hoặc hư hỏng xuống cấp nặng cần thiết phải
nâng cấp, cải tạo hoặc xây dựng mới. Trong đó có 566 cầu được đánh giá là "yếu" cần được
đầu tư, gồm148 cầu yếu đã và đang được đầu tư xây dựng mới bằng vốn JICA - dự án Tín dụng
ngành GTVT để cải tạo mạng lưới đường quốc gia; 111 cầu thuộc diện rất yếu cần đầu tư thay
thế ngay; 307 cầu cần đầu tư sửa chữa, nâng cấp.
Do đặc điểm lịch sử của Việt Nam, hệ thống tiêu chuẩn thiết kế, kiểm định cầu không đồng bộ,
khác nhau theo các thời kỳ với nhiều chủng loại, tải trọng xe thiết kế khác nhau. Trước năm
1945, thiết kế cầu theo quy trình của Pháp, giai đoạn 1945 – 1975 theo các quy trình của Trung

Quốc, Liên Xô cũ với miền Bắc, và theo quy trình của Mỹ, Pháp ở miền Nam. Từ sau 1975, sử
dụng quy trình 22TCN 18-79 của Liên Xô cũ và hiện nay theo tiêu chuẩn AASHTO LRFD của
Mỹ.
Công nghệ tăng cường bằng cáp dự ứng lực ngoài, công nghệ gia cường bằng chất dẻo cốt sợi,
phương pháp bổ sung thêm dầm, giải pháp tăng thêm bản liên hợp, … là các phương pháp, công
TS. Viện chuyên ngành Cầu Hầm, ITST
ThS. Viện chuyên ngành Cầu Hầm, ITST
3
ThS. Viện chuyên ngành Cầu Hầm, ITST
4
TS. Viện chuyên ngành Cầu Hầm, ITST
1

2


nghệ sửa chữa, tăng cường dầm cầu thông thường ở nước ta. Mỗi giải pháp, công nghệ sửa chữa
có ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng khác nhau. Hai giải pháp sửa chữa, tăng cường cầu
BTCT chủ yếu hiện nay đang được áp dung phổ biến là công nghệ sửa chữa tăng cường dầm
cầu BTCT bằng DƯL-N và công nghệ sửa chữa tăng cường bằng chất dẻo có cốt sợi. Công
nghệ dán tấm FRP đã được áp dụng nhiều trên thế giới do có ưu điểm như nhẹ, cường độ cao,
dễ thi công, đáp ứng yêu cầu đảm bảo giao thông. Tuy nhiên, các tiêu chuẩn Quốc gia về thiết
kế, thi công và nghiệm thu phù hợp với điều kiện Việt Nam hiện đang trong quá trình biên soạn.
Công nghệ sử dụng cáp dự ứng lực ngoài (DƯL-N) cải thiện đáng kể chất lượng. Trong trường
hợp cáp DƯL-N được nối liên tục các dầm giản đơn là giải pháp hiệu quả nhất để tăng khả năng
chịu lực của kết cấu cầu.

2. CÔNG NGHỆ TĂNG CƯỜNG DẦM CẦU BẰNG CÁP DỰ ỨNG LỰC NGOÀI
2.1 GIỚI THIỆU
Viện Khoa học và Công nghệ GTVT đã bắt đầu nghiên cứu, ứng dụng công nghệ DƯL-N từ

những năm 1980. Trong dự án sửa chữa cầu Sài Gòn do Fressynet thực hiện, Viện đã phối hợp
để tiếp nhận và tổng kết công nghệ. Sau đó Viện đảm trách nhiệm vụ TVGS trong dự án sửa
chữa cầu An Dương, cầu Niệm (Hải Phòng) cũng do Fressynet thực hiện. Từ đó Viện đã ứng
dụng phát triển ở sửa chữa nâng cấp cầu Đa Phúc, QL3, Thái Nguyên (Viện đảm nhiệm thi
công thí điểm, hoàn thành 2002, kinh phí tiết kiệm khoảng 50% so với xây dựng mới, đến nay
công trình vẫn khai thác tốt, áp dụng giải pháp DƯL-N với việc liên tục hóa các nhịp giản đơn
thành liên tục). Sau đó giải pháp này tiếp tục được Viện ứng dụng ở cầu Trầm (QL37-Tuyên
Quang), cầu Đoan Hùng (QL2, Phú Thọ), cầu Trà Nóc (QL91), cầu Vĩnh Điện, cầu Suối Cát,
cầu An Hữu (QL1A),…

H1. Sửa chữa, tăng cường cầu Đa Phúc

H2. Sửa chữa, tăng cường cầu Trà Nóc

2.2 NGUYÊN TẮC CHUNG
Để có thể sử dụng các dầm cầu cũ bằng BTCT và BTCT DƯL, cần phải sửa chữa nâng cấp một
cách phù hợp và một trong những giải pháp có thể đáp ứng được yêu cầu đó là giải pháp DƯLN.
DÇm cÇu BTCT

ô neo

Lùc c¨ng
ô

ô chuyÓn
h-íng

H3. Nguyên tắc cấu tạo DƯL-N đối với dầm BTCT giản đơn

Kết cấu DƯL-N là một trong những giải pháp kỹ thuật được các nước trên thế giới áp dụng để
sửa chữa, nâng cấp cầu yếu nói chung và cầu BTCT nói riêng. Nguyên lý làm việc của kết cấu
là bố trí cấu tạo các bộ phận kết cấu nằm ngoài tiết diện như ụ neo, ụ chuyển hướng bó cáp, bó
cáp DƯL-N và truyền lực căng từ bó cáp vào dầm để nâng cao khả năng chịu tải trọng của dầm
cầu cũ.

H4. Nguyên lý cấu tạo DƯL-N đối với dầm BTCT liên tục
Phạm vi áp dụng của kết cấu DƯL-N bao gồm trong thiết kế cầu mới và thiết kế sửa chữa cầu
cũ. Đối với sửa chữa nâng cấp cầu cũ, việc liên tục hóa các nhịp cầu giản đơn thành từng liên
làm việc theo sơ đồ dầm liên tục có khả năng lớn nhất trong các giải pháp sửa chữa, tăng cường
cầu để nâng tải trọng khai thác.
Việc tính toán kết cấu DƯL-N dựa trên cơ sở nguyên lý sau: Tính toán lực căng thanh bar
truyền lên ụ neo để tạo được lực ma sát giữa hai mặt tiếp xúc giữa ụ neo và thân dầm khi chịu
tác động của lực căng bó cáp DƯL. Lượng DƯL truyền vào dầm không gây mất ổn định chịu
nén và độ vồng ngược của dầm.

H5. Bố trí cấu tạo ụ neo, ụ chuyển hướng và bó cáp DƯL-N
Tác dụng cơ bản của hệ thống DƯL-N tăng cường là cung cấp thêm cho kết cấu nhịp dầm lực
nén và mô men uốn có lợi cho dầm. Tuy nhiên, đối với kết cấu nhịp cần được tăng cường là
dạng nhịp dầm BTCT DUL, bản thân dầm bê tông cũng đã có sẵn lượng ứng suất trước nhất
định; do vậy lực căng kéo thêm và đường đi của bó cáp DƯL-N cần được xem xét và phân tích
chi tiết.
Công tác căng kéo được tiến hành theo nguyên tắc:


Căng từng cặp dầm tương ứng theo nguyên tăc đối xứng qua tim cầu. Nếu đủ thiết bị căng
và nhân lực có thể căng cùng một lúc cho toàn bộ dầm.



Lực căng được thiết kế theo từng cấp lực đối xứng nhằm đảm bảo tạo DƯL cho hệ dầm
đồng đều, không có sự chênh lệch quá lớn giữa các dầm gây cưỡng bức dẫn đến nứt dầm.



Các bó cáp ngoài thường được cấu tạo bằng các tao sợi cáp. Trước khi căng cần bơm vữa
giữ ổn định vị trí các tao ở trạng thái đặt song song. Khi căng sử dụng thiết bị kích đơn căng
từng tao theo nguyên tắc căng đối xứng qua tim dầm.

3. CÔNG NGHỆ SỬA CHỮA, TĂNG CƯỜNG DẦM CẦU BẰNG FRP
3.1 GIỚI THIỆU
Công nghệ dán tấm composite cốt sợi (FRP) đang được áp dụng nhiều trên thế giới do có ưu
điểm là vật liệu nhẹ, không tăng tĩnh tải, cường độ cao, dễ thi công, khả năng chống ăn mòn tốt,


đáp ứng yêu cầu đảm bảo giao thông, không phức tạp và giá thành tương đối hợp lý. Gần đây
vật liệu FRP đã được sử dụng để tăng cường cho kết cấu dầm BTCT và BTCT DƯL. Ngoài ra,
vật liệu FRP có độ bền cao, thích hợp để sử dụng cho tăng cường kết cấu mặt cầu.

H6. Sửa chữa, tăng cường bản mặt cầu Cầu Đồng Nai
Năm 2008, Viện KH&CN GTVT đã ứng dụng CFRP (của hãng Fisher, Đức) để sửa chữa bản
mặt cầu Đồng Nai cũ (thí điểm ở 2 khoang bị nứt vỡ nghiêm trọng có nguy cơ sập). Năm 2010,
Viện đã ứng dụng CFRP (của hãng SIKA) để sửa chữa tăng cường khả năng chống uốn và cắt
cho dầm cầu Trà Nóc (QL91, Cần Thơ). Năm 2011, Viện đã thực hiện công tác thẩm tra và Tư
vấn giám sát thi công bằng công nghệ CFRP (của hãng Fyfe) dầm 33 m cho cầu Gián Khẩu Ninh Bình, cầu Sặt - QL38 Hải Dương (của hãng Fyfe). Năm 2012, Viện đã thực hiện Tư vấn
giám sát tại cầu Lán Tháp - TP. Uông Bí - Quảng Ninh (CFRP của hãng Quakewrap), ...
Ở thời điểm hiện tại nhiều công trình cầu cũ đã triển khai ứng dụng vật liệu FRP (vật liệu và
công nghệ của hãng Fyfe, Singapore, …). Tuy nhiên, các tiêu chuẩn kỹ thuật của Việt Nam về
thiết kế, thi công và nghiệm thu chưa được ban hành. Như vậy để tiếp tục sử dụng vật liệu FRP
trong sửa chữa, tăng cường các cầu cũ, cần có sự đánh giá hiệu quả, độ bền lâu, sự phù hợp của

vật liệu và công nghệ trong điều kiện Việt Nam, và hoàn thiện hệ thống các tiêu chuẩn kỹ thuật
có liên quan.
3.2 ĐẶC TÍNH VẬT LIỆU FRP VÀ TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG
FRP là một loại vật liệu composite - kết hợp hai hoặc nhiều hơn hai loại vật liệu thành phần để
tạo nên một vật liệu mới và có các đặc trưng nổi bật hơn so với từng vật liệu riêng lẻ.

Bảng 1. Đặc tính của các loại sợi
(bảng A1.1 tiêu chuẩn ACI 440-2R-08)
Loa ̣i sơ ̣i
Sơ ̣i cacbon
Loa ̣i thường dùng
Cường đô ̣ cao
Cường đô ̣ siêu cao
Mô đun cao
Mô đun siêu cao
Sơ ̣i thủy tinh
Loa ̣i E
Loa ̣i S
Sơ ̣i aramid
Loa ̣i thường

Mô đun đàn hồ i

Cường đô ̣ cực ha ̣n
ksi
MPa

Đô ̣ biế n
da ̣ng nhỏ
nhấ t (%)

103 ksi

GPa

32 đế n 34
32 đế n 34
32 đế n 34
50 đế n 75
75 đế n 100

220 đế n 240
220 đế n 240
220 đế n 240
340 đế n 520
520 đế n 690

300 đế n 550
550 đế n 700
700 đế n 900
250 đế n 450
200 đế n 350

2050 đế n 3790
3790 đế n 4820
4820 đế n 6200
1720 đế n 3100
1380 đế n 2400

1.2

1.4
1.5
0.5
0.2

10 đế n 10.5
12.5 đế n 13

69 đế n 72
86 đế n 90

270 đế n 390
500 đế n 700

1860 đế n 2680
3440 đế n 4140

4.5
5.4

10 đế n 12

69 đế n 83

500 đế n 600

3440 đế n 4140

2.5

Loại tính năng cao

16 đến 18

110 đến 124

500 đến 600

3440 đến 4140

1.6

Trong thời gian qua, việc thiết kế gia cường cầu bằng FRP ở Việt Nam được thực hiện theo
hướng dẫn của ACI 440.2R-02/08 (Guide for the Design and Construction of Externally
Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures), BD 85/08 (Strengthening
Highway Structures using Externally Bonded FRP), NCHRP Report 655 (Recommended
Guide Specification for the Design of Externally Bonded FRP Systems for Repair and
Strengthening of Concrete Bridge Elements); kết hợp một số tiêu chuẩn của Việt Nam như
22TCN 272-05 - Tiêu chuẩn thiết kế cầu, 22TCN 243-98 - Quy trình kiểm định cầu trên đường
ô tô.

H7. Tăng cường khả năng chịu uốn cho dầm

H8. Tăng cường khả năng chịu cắt đầu dầm

4. NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ VỀ CÔNG NGHỆ DƯL-N VÀ FRP
4.1 MỘT SỐ NHẬN XÉT VỀ CÔNG NGHỆ DƯL-N
Hệ thống các tiêu chuẩn thiết kế, thi công sử dụng cáp DƯL-N tương đối đầy đủ; có thể sử dụng
Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05, TCCS 02:2010/TCĐBVN Tiêu chuẩn thi công Cầu

Đường bộ - AASHTO LRFD, và một số tài liệu tham khảo của nước ngoài (Freyssinet
Prestressing The system of the inventor of prestressed concrete, VSL. External Post-Tensioning
Design Consideration VSL External Tendoms Example from Pratice, ...).
Qua việc ứng dụng thành công công nghệ DƯL-N trong các dự án nói trên đã mang lại hiệu
quả kinh tế kỹ thuật. Để đạt được thành công đó, một số vấn đề sau đã được giải quyết:
Tính toán trạng thái ứng suất - biến dạng của kết cấu DƯL-N, nhất là hệ liên tục là một vấn đề
khó khăn. Để giải quyết được vấn đề này cần phải có các phần mềm tính toán thiết kế và phân
tích kết cấu và chuyên dụng thích hợp như Midas/Civil, RM2004.
Việc nối liền các dầm là một giải pháp rất tốt nhằm liên tục hóa các nhịp giản đơn với mục tiêu
tăng cường khả năng làm việc của kết cấu bằng việc cung cấp thêm lực nén và mô men uốn
ngược cho hệ dầm dọc, cấu tạo mới và tăng cường hệ thống dầm ngang với các bó DƯL trong
dầm ngang, đồng thời thay đổi sơ đồ làm việc tổng thể của kết cấu nhịp - sơ đồ nhịp liên tục
với phần tĩnh tải sau tăng cường và hoạt tải. Việc bổ sung hệ thống dầm ngang và liên tục hoá
kết cấu nhịp cũng sẽ cải thiện đáng kể chế độ dao động của hệ mạng dầm, tạo cảm giác êm
thuận cho xe cộ khai thác qua cầu.
Từ công trình ứng dụng lần đầu ở cầu Đa Phúc (Thái Nguyên), công nghệ kích nâng dầm để
thay gối hoặc nâng cao độ cầu còn rất khó khăn do còn phải thực hiện đơn lẻ từng kích, công
nghệ thi công bê tông vách neo và vách chuyển hướng còn khó khăn do chưa ứng dụng bê tông
tự đầm, sử dụng vật liêu Polimer còn phức tạp vì chưa có công nghệ ổn định,... Đến nay các
vấn đề trên đã được giải quyết (đã có hệ thống bơm đồng bộ và điều khiển tự động khi kích
nâng dầm, hệ thống điều khiển tự động khi căng cáp DƯL, công nghệ chế tạo bê tông tự đầm
và bê tông pôlimer đã được làm chủ) thì khả năng ứng dụng giải pháp DƯL-N càng thuận lợi
và hiệu quả.
Một số chú ý như trong trường hợp muốn tác dụng mô men uốn trong dầm thông qua hệ DƯLN bằng cách tăng độ lệch tâm của đường cáp, thậm chí phải bố trí đường cáp nằm thấp hơn so
với đáy dầm, cần phải xét đến yếu tố thông thuyền, thông xe hoặc ngập trong nước của bó cáp.
Cần hết sức thận trọng khi bố trí các lỗ khoan xuyên quanh sườn dầm để bố trí các thanh CĐC


căng ép các block neo hoặc các dầm neo ngang vì các lỗ này có thể chạm và phá hoại các bó
cáp hoặc tao cáp DUL nằm trong bê tông.

Dựa vào các số liệu về công trình cầu mới và cũ trong thực tế ở nước ta ứng dụng công nghệ
cáp DƯL-N, cho thấy với trình độ của các đơn vị tư vấn thiết trong nước hoàn toàn có khả năng
áp dụng công nghệ này, khả năng làm chủ công nghệ.
4.2 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ FRP
Đối với công tác thi công, trước đây chủ yếu thực hiện theo chỉ dẫn kỹ thuật của các nhà sản
xuất và cung cấp vật liệu, công nghệ. Mặc dù đã có nhiều công trình được sửa chữa gia cường
bằng FRP, tuy nhiên đến nay chưa đánh giá tổng kết một cách khoa học, đồng bộ về hiệu quả
của giải pháp này cũng như những vấn đề cần điều chỉnh khi đưa giải pháp này vào ứng dụng
ở Việt Nam.
Các kết quả của đề tài “Đánh giá hiệu quả các dự án thí điểm công nghệ gia cố dầm cầu BTCT
bằng chất dẻo có cốt sợi” [7] đã bước đầu đưa ra các kết luận về hiệu quả và các công việc cần
thực hiện tiếp theo để có thể ứng dụng rộng rãi giải pháp kỹ thuật này. Tuy nhiên, do thời gian
và kinh phí không nhiều, đề tài cũng chỉ đánh giá ở mức định tính trong phạm vi vật liệu và
công nghệ của Fyfe.
Hiện tại chưa có các nghiên cứu về độ bền, tuổi thọ của kết cấu dầm được gia cường bằng FRP
trong điều kiện Việt Nam. Vì vậy, nên tiếp tục nghiên cứu đánh giá tổng thể độ bền của các cầu
được gia cường bằng FRP ở điều kiện Việt Nam, việc đánh giá tập trung vào các nội dung như
phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của cầu BTCT được gia cường bằng vật liệu FRP;
khảo sát các điều kiện môi trường ở Việt Nam ảnh hưởng đến độ bền của cầu BTCT được gia
cường bằng vật liệu FRP; khảo sát hiện trường và thực hiện thí nghiệm trên một số cầu BTCT
được gia cường bằng vật liệu FRP ở Việt Nam; tổng hợp phân tích và đề xuất đánh giá độ bền
của cầu BTCT được gia cường bằng vật liệu FRP phù hợp với điều kiện Việt Nam,... Từ đó,
đưa ra các khuyến nghị về độ bền của công trình cầu được gia cường bằng FRP cũng như đề
xuất điều chỉnh các nội dung trong các tiêu chuẩn thiết kế, thi công nghiệm thu đã được xây
dựng để phù hợp với điều kiện đặc thù của Việt Nam.
4.3 PHẠM VI ÁP DỤNG, ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ DƯL-N VÀ FRP
Bảng 2. Một số ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng của công nghệ DƯL-N và FRP
Công
nghệ

Dự ứng lực ngoài

FRP

Ưu điểm

 Là giải pháp có thể tăng cường đáng kể
khả năng khai thác của kết cấu nhịp đặc
biệt là dạng kết cấu nhịp BTCT thường
 Quá trình thi công sửa chữa tăng cường
không làm ảnh hưởng đến giao thông trên
cầu và dưới cầu
 Có thể kiểm soát được lực căng trong
các bó cáp DƯL-N, chủ động trong bảo
vệ, kiểm tra chất lược các bó cáp, có thể
thay thế các bó cáp không còn thỏa mãn
điều kiện khai thác
 Có thể thay đổi sơ đồ làm việc của kết
nhịp theo hướng liên tục hóa đối với các
phần thành phần tĩnh tĩnh tải sau sửa chữa
và hoạt tải khai thác trên cầu

 Không bị ăn mòn và hạn chế quá trình ăn
mòn
 Không phá hoại kết cấu hiện hữu và dễ lắp
đặt.
 Trong quá trình thi công, không cần ngừng
khai thác công trình (đối với tải trọng thông
thường).
 Không làm tăng tĩnh tải

 Không yêu cầu cần thiết bị thi công nặng
và đặc biệt
 Thuận tiện thi công, thi công nhanh và có
thể thi công nơi diện tích nhỏ hẹp
 Có thể áp dụng được tại những vị trí yêu
cầu độ ẩm cao hoặc dưới nước mà các vật
liệu khác không làm được.


 Trường hợp các vị trí neo và chuyển
hướng được bố trí trên dầm ngang, các
dầm ngang được sửa chữa gia cố hoặc
được cấu tạo mới sẽ làm cải thiện độ cứng
theo phương ngang – hệ số phân bố ngang
của của kết cấu nhịp, cải thiện một phần
đặc tính động lực học công trình của kết
cấu nhịp.
Nhược
điểm

Phạm vi
áp dụng

 Phức tạp trong phân tích thiết kế và
kiểm soát sự làm việc của kết cấu trong
giai đoạn thi công với trường hợp tăng
cường cho kết cấu nhịp dầm BTCT DƯL.
 Do nằm ngoài tiết diện bê tông nên dễ
bị tổn thương bởi các tác động về nhiệt và
cơ học từ bên ngoài.

 Khó chống gỉ (nếu không có biện pháp
phù hợp).
 Loại cáp sử dụng cho hệ thống DƯL-N
đắt hơn so với các loại cáp DƯL truyền
thống bố trí trong tiết diện dầm bê tông.

 Vật liệu FRP đơn hướng có đặc trưng ứng
xử dạng tuyến tính cho đến khi phá hoại.
 Bất lợi trong trường hợp các công trình
chịu nhiệt lớn hoặc trong các điều kiện sự cố
có xuất hiện lửa; bị ảnh hưởng bởi tác động
môi trường và làm bị xuống cấp do độ ẩm,
nhiệt độ và tia UV.
 Tăng cường khả năng chịu lực của kết cấu
hiện hữu có giới hạn:

 Giải pháp DƯL-N nên áp dụng cho các
cầu BTCT có chất lượng bê tông đáp ứng
được yêu cầu cần thiết như bê tông phải
có cấp f’c>=30Mpa (như yêu cầu chung
cho kết cấu BTCT DƯL). Các hư hỏng,
khuyết tật lớn như nứt, vỡ, rỗ,...cần được
khắc phục trước khi tạo DƯL trong hệ
thống DƯL-N.
 Cần áp dụng với kết cấu có khẩu độ
nhịp phù hợp để ảnh hưởng của mất mát
ứng suất trong bó cáp không ảnh hưởng
đáng kể đến lực căng tổng thể của bó cáp.
Kết cấu nhịp tăng cường bằng giải pháp
DƯL-N nên có khẩu độ lớn.

 Trường hợp tăng cường cho kết cấu
nhịp dầm BTCT DƯL, cần thiết phải
khảo sát kỹ lưỡng đặc trưng hình học mặt
cắt dầm, đặc trưng vật liệu dầm trong thời
điểm khai thác, các dữ liệu căng kéo giai
đoạn chế tạo dầm, phân tích sự phát triển
từ biến co ngót ảnh hưởng đến lực căng
của các bó cáp trong và ứng lực còn lại
trong dầm để từ đó dự báo được mức độ
ứng lực có thể cung cấp thêm cho dầm.

 Theo ACI 440.2R-08, điều kiện của kết
cấu hiện hữu để có thể gia cường bằng vật
liệu FRP là bê tông phải có khả năng làm
việc nhất định (kể cả chịu uốn và chịu cắt)
cường độ nhất định. Bê tông nền phải có
cường độ chịu nén của tối thiểu f’c 17Mpa
và có cường độ chịu kéo tối thiểu là 1.4 MPa
(được xác định bằng thí nghiệm dính bám pull-off test) để có thể đủ khả năng dính bám
và truyền lực vào FRP.
 Có thể gia cường khả năng chịu uốn, chịu
cắt và các hư hỏng cục bộ cho tất cả các loại
dầm BTCT thường và dự ứng lực.
 Gia cường cho các loại dầm bị nứt, vỡ,
thép chủ bị đứt do han gỉ, đứt cáp dự ứng lực
loại kéo trước.
 Gia cường chống uông cho các loại bản
mặt cầu bằng BTCT (kể cả bản mặt cầu
BTCT của dầm thép liên hợp).
 Gia cường cho các loại trụ BTCT và trụ

thép, cột; gia cường cho các loại dầm thép.
 Gia tăng độ dẻo cho cấu kiện dưới tác dụng
của tải trọng lặp, tải trọng động.

(ϕRn)existing ≥ (1.1SDL+ 0.75SLL)new
trong đó, hệ số 1,1 được sử dụng để xét đến
độ chính xác khi đánh giá tĩnh tải, hệ số
hoạt tải 0,75 được sử dụng giới hạn để cho
phép kết cấu được tăng cường vẫn duy trì
khả năng làm việc nếu như hệ FRP bị hư
hỏng.


5. KẾT LUẬN
Việc gia cường kết cấu dầm BTCT DƯL bằng DƯL-N là giải pháp chủ động tạo lực nén vào
dầm. Để có thể kiểm soát được hiệu quả của giải pháp DƯL-N, cần tiến hành đo đạc theo dõi
ứng suất, biến dạng trong các bộ phận của công trình tại những vị trí bất lợi. Trong quan trình
gia lực kích kéo phải liên tục ghi nhận các biến dạng của dầm và đối chiếu với cấp lực để kiểm
soát lượng lực nén cung cấp cho dầm, có những điều chỉnh kịp thời khi xuất hiện những biến
dạng, chuyển vị bất thường.


Đối với các công trình mới: Công nghệ cáp DƯL-N có ưu điểm được sử dụng rộng rãi trên
thế giới như khả năng dễ kiểm soát và dễ thay thế sửa chữa. Công nghệ này có nhược điểm
về vấn đề bảo vệ cáp, tuy nhiên hiện nay với các tiến bộ về bảo vệ cáp có thể khắc phục
được nhược điểm này.



Đối với các công trình cũ: Sau một thời gian khai thác, các công trình cầu có thể bị xuống

cấp do nhiều nguyên nhân. Công nghệ DƯL-N là giải pháp có thể nâng được tải trọng khai
thác hiệu quả cho các cầu cũ (khi so với các phương án sửa chữa, tăng cường khác), đặc
biệt sử dụng giải pháp liên tục hóa các dầm giản đơn.

Công nghệ dán tấm polymer cốt sợi (FRP) đã được áp dụng nhiều trên thế giới để tăng cường
cho kết cấu bê tông cốt thép do có ưu điểm: nhẹ, cường độ cao, dễ thi công, đáp ứng yêu cầu
đảm bảo giao thông không phức tạp và giá thành tương đương một số phương án khác. Công
nghệ này có thể áp dụng để tăng cường khả năng chịu uốn của dầm, bản, khả năng chịu nén của
cột, đặc biệt là các công trình cầu. Tuy nhiên, để có thể áp dụng công nghệ này hiệu quả trong
điều kiện Việt Nam, cần sớm xây dựng các hệ thống tiêu chuẩn về thiết kế, thi công và nghiệm
thu, thí nghiệm vật liệu, bổ sung các báo cáo đánh giá tổng kết thực tiễn đã thi công.

6. TÀI LIỆU THAM KHẢO
22TCN 272-05 Tiêu chuẩn thiết kế cầu. Bộ Giao thông Vận tải, 2005.
AASHTO. The Manual for Bridge Evaluation. First Edition, 2008.
ACI 440.2R-08, Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for
Strengthening Concrete Structures, published by the American Concrete Institute, 2008.
4. ACI 440.3R-08 Guide Test Methods for Fiber-Reinforced Polymers for Reinforcing or
Strengthening Concrete Structures, 2004.
5. BD 85/08 Strengthening Highway Structures using Externally Bonded FRP, 2008.
6. Đặng Gia Nải, Nghiên cứu đánh giá và giải pháp tăng cường khả năng khai thác cầu bê tông DƯL
được xây dựng ở nước ta sau năm 1975 đến nay. Đề tài cấp Bộ GTVT 2009.
7. Lê Khắc Ánh. Đánh giá hiệu quả các dự án thí điểm công nghệ gia cố dầm cầu BTCT bằng chất
dẻo có cốt sợi. Đề tài cấp Bộ GTVT 2012.
8. FIB, Externally Bonded FRP Reinforcement for RC Structures, published by the International
Federation for Structural Concrete, 2001.
9. ISIS, Strengthening Reinforced Concrete Structures with Externally-Bonded Fibre Reinforced
Polymers from ISIS Canada, 2001.
10. JSCE, Recommendations for Upgrading of Concrete Structures with Use of Continuous Fiber
Sheets, 2001.

11. NCHRP Report 655, Recommended Guide Specification for the Design of Externally Bonded FRP
Systems for Repair and Strengthening of Concrete Bridge Elements, 2010.
12. MILLER, ANTHONY D. Repair of Impact-Damaged Prestressed Concrete Bridge Girders Using
Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) Materials. A thesis submitted to the Graduate Faculty
1.
2.
3.


of North Carolina State University in partial fulfillment of the requirements for the Degree of
Master of Science, 2006.