Đánh giá năng lực chịu tải kết cấu nhịp cầu bêtông cốt thép thông qua khảo sát hiện trạng và đo chuyển vị dưới tác dụng của tải trọng xe

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

TRẦN NHƢ CHINH

ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊTÔNG
CỐT THÉP THÔNG QUA KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG VÀ ĐO
CHUYỂN VỊ DƢỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG XE

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

Đà Nẵng - Năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

TRẦN NHƢ CHINH

ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊTÔNG
CỐT THÉP THÔNG QUA KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG VÀ ĐO
CHUYỂN VỊ DƢỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG XE

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
Mã số: 85.80.205

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. CAO VĂN LÂM

Đà Nẵng - Năm 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chƣa từng
đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận văn

Trần Nhƣ Chinh


TÓM TẮT LUẬN VĂN
ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊ TÔNG
CỐT THÉP THÔNG QUA KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG VÀ ĐO CHUYỂN VỊ
DƢỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG XE
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng
Học viên: Trần Nhƣ Chinh
công trình giao thông
Mã số: 60.58.02.05; Khóa:
Trƣờng: Đại học Bách Khoa K33.XGT.KH
ĐHĐN
- Tổng quan công tác quản lý công trình giao thông và những hƣ hỏng
phổ biến của các công trình cầu bê tông cốt thép trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa.
- Nghiên cứu phƣơng pháp đánh giá tải trọng cầu theo hệ số sức kháng
và hệ số tải trọng
- Trên cơ sở lý thuyết cơ học để dự đoán lực căng còn lại của dầm bê

tông cốt thép dự ứng lực làm cơ sở dự đoán sức chịu tải của cầu. Tiến hành thí nghiệm
đo chuyển vị của cầu dƣới tác dụng của 2 xe tải thí nghiệm, làm cơ sở quan trọng cho
việc dự đoán lực căng còn lại của cáp dự ứng lực.
- Kiểm toán lại dầm để kết cấu đảm bảo khả năng chịu lực theo trạng
thái giới hạn cƣờng độ I và theo trạng thái giới hạn sử dụng.

CAPACITY ASSESSMENT TO DOWNLOAD THE STRUCTURE
OF CONCRETE STEEL BRIDGE THROUGH THE CURRENT
SITUATION AND MEASURE TRANSFER UNDER THE EFFICIENCY
OF LOADING VEHICLES
- Overview of traffic management and common damage of reinforced
concrete bridge projects in Khanh Hoa province.
- Studying the method of assessing the load of demand by the coefficient
of resistance and load factor
- Based on mechanical theory to predict the remaining tension of
prestressed reinforced concrete beams as a basis to predict the load capacity of the
bridge. Conduct a test to measure the displacement of the bridge under the effect of
two experimental trucks, as an important basis for predicting the remaining tension of
the prestressed cable.
- Re-audit beams to ensure structure bearing capacity according to the
intensity limit state I and according to the state of limited use.


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG CẦU BÊTÔNG CỐT THÉP TRÊN
ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA .....................................................................................4
1.1 Tổng quan chung về các công trình giao thông và công tác quản lý công trình cầu ở
Khánh Hòa. ......................................................................................................................4
1.2.1 Hiện trạng các công trình cầu trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa ..................................7

1.2.2 Những khó khăn, hạn chế trong công tác quản lý các công trình giao thông: .....10
1.2 Tổng quan về các biện pháp đánh giá khả năng khai thác sử dụng công trình cầu
BTCT trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa ..............................................................................12
1.3 Những khó khăn trong công tác đánh giá khả năng chịu tải của cầu ......................13
1.4 Mô tả hƣ hỏng hiện trạng cầu Giăng Dây: .............................................................. 14
1.5 Mô tả hiện trạng cầu Bãi Giếng ...............................................................................17
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 .............................................................................................. 19
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI KẾT CẤU
NHỊP CỦA CẦU BTCT, CẦU BTCT DƢL ................................................................ 20
2.1 Cơ sở đánh giá khả năng chịu tải của kết cấu nhịp cầu dầm BTCT........................ 20
2.1.1 Số liệu cần thiết để đánh giá công trình cầu: ........................................................ 20
2.1.2 Các phƣơng pháp đánh giá tải trọng cầu: ............................................................. 20
2.1.3 Các bƣớc đánh giá tải trọng theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng: .................21
2.1.4 Công thức đánh giá tải trọng: ...............................................................................23
2.1.5 Hiệu ứng tải trọng .................................................................................................25
2.2 Cơ sở lý thuyết xác định lực căng còn lại trong dầm của cầu cũ BTCT DƢL .......27
2.2.1 Xác định độ vồng do cáp dự ứng lực trong dầm gây ra: (Theo lý thuyết) ...........29
2.2.2. Xác định độ võng của cầu do tĩnh tải gây ra .......................................................29
2.2.3 Tính toán lực kéo còn lại thực tế trong cáp DƢL: (Trƣờng hợp không có hoạt tải)
.......................................................................................................................................30
2.2.4. Xác định độ võng của cầu khi có hoạt tải gây ra:................................................30
2.2.5. Tính toán lực kéo còn lại thực tế trong cáp DƢL (Trƣờng hợp có hoạt tải) .......31
2.3 Xác định chuyển vị kết cấu nhịp của cầu do tải trọng xe: .......................................31
2.3.1 Mục đích của việc thử tải đo chuyển vị kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép ..........31
2.3.1 Tổ chức xác định chuyển vị dầm chủ tại mặt cắt giữa nhịp cầu Giăng Dây: .......32
2.3.2 Xác định chuyển vị dầm chủ tại mặt cắt giữa nhịp cầu Bãi Giếng ......................33


2.3.3 Kiểm tra cƣờng độ bê tông dầm chủ b ng phƣơng pháp kết hợp s ng bật n y và
siêu âm ........................................................................................................................... 38

KẾT LUẬN CHƢƠNG 2: ............................................................................................. 37
CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA KẾT CẤU NHỊP CẦU
GIĂNG DÂY VÀ CẦU BÃI GIẾNG ...........................................................................38
3.1 Đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu nhịp cầu Giăng Dây...................................38
3.1.1. Thông số kỹ thuật của cầu Giăng Dây.................................................................38
3.1.2 Kích thƣớc và đặc trƣng hình học mặt cắt dầm chủ tại vị trí giữa nhịp: ..............38
3.1.3 Tính nội lực tại mặt cắt giữa nhịp cầu Giăng Dây: ..............................................39
3.1.4 Tính toán hệ số RF: .............................................................................................. 40
3.1.5 Kiểm toán sức kháng uốn của dầm: .....................................................................41
3.1.6 Kiểm toán chống nứt trong giai đoạn sử dụng .....................................................42
3.1.7 Kiểm toán độ võng của dầm do tác dụng của hoạt tải HL93 ............................... 43
3.2 Xác định lực căng còn lại trong dầm cầu Bãi Giếng ...............................................44
3.2.1 Thông số kỹ thuật và đặc trƣng hình học mặt cắt dầm chủ cầu Bãi Giếng: ........44
3.2.2 Tổng hợp nội lực do tải trọng khai thác đối với cầu Bãi Giếng ........................... 45
3.2.3 Tính toán lực căng còn lại của cáp DƢL .............................................................. 47
3.2.3.1 Tính mất mát ứng suất của cáp DƢL ................................................................ 47
3.2.3.2 Độ vồng do cáp dự ứng lực theo lý thuyết ........................................................ 48
3.2.3.3 Độ võng do tĩnh tải ............................................................................................ 49
3.2.3.4 Tính toán lực căng còn lại thực tế trong cáp DƢL ............................................49
3.2.3.5 Độ võng do hoạt tải gây ra: ...............................................................................49
3.2.3.6 Tính toán lực kéo còn lại thực tế trong cáp DƢL (Trƣờng hợp có hoạt tải) .....50
3.2.4 Kiểm toán cầu với các trạng thái giới hạn ............................................................ 50
3.2.4.1 Kiểm toán sức kháng uốn của dầm tại vị trí giữa nhịp ......................................50
3.2.4.2 Kiểm toán ứng suất của dầm .............................................................................52
3.2.4.3 Kiểm toán độ võng của dầm ..............................................................................55
KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 .............................................................................................. 56
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................57
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................58

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BTCT :

Bê tông cốt thép

BTCTDƢL : Bê tông cốt thép dự ứng lực
DUL:

Dự ứng lực

TCN :

Tiêu chu n ngành

AASHTO : American Association of State Highway and Transportation
Officials (Hiệp hội các viên chức giao thông và đƣờng bộ Hoa Kỳ)
TCVN:

Tiêu chu n Việt Nam

TCN:

Tiêu chu n ngành

TTGH CĐ: Trạng thái giới hạn cƣờng độ
DC:

Tĩnh tải giai đoạn 1

DW:

Tĩnh tải giai đoạn 2

LL:

Hoạt tải xe HL93

PL:

Hoạt tải ngƣời đi bộ


DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1 Bản đồ quy hoạch giao thông tỉnh Khánh Hoà .....................................................5
Hình 1. 2 Cảnh quan cầu Trần Phú ......................................................................................6
Hình 1. 3 Cầu Trần Phú bắc qua sông Cái, ...........................................................................6
Hình 1. 4 Cầu Bình Tân bắc qua sông Quán Trƣờng ........................................................... 7
Hình 1. 5 Tỷ lệ cầu yếu trên các tuyến giao thông tỉnh Khánh Hòa .....................................8
Hình 1. 6 Hƣ hỏng dầm cầu do bị bong tróc lớp bê tông......................................................8
Hình 1. 7 Hƣ hỏng đầu dầm ..................................................................................................8
Hình 1. 8 Hƣ hỏng gối cầu ....................................................................................................9
Hình 1. 9 Hƣ hỏng trụ cầu.....................................................................................................9
Hình 1. 10 Thân trụ bị nƣớc biển ăn mòn .............................................................................9
Hình 1. 11 Công trình giao thông nông thôn hƣ hỏng do bão lũ trên tuyến ĐT652...........11
Hình 1. 12 Giao thông ùn ứ trên cầu Trần Phú vào những giờ cao điểm ........................... 12
Hình 1. 13 Những khó khăn trong công tác đánh giá cầu cũ ..............................................13
Hình 1. 14 Mặt cắt ngang cầu Giăng Dây ...........................................................................14
Hình 1. 15 Cầu Giăng Dây ..................................................................................................15
Hình 1. 16 Dầm biên và lan can cầu Giăng Dây .................................................................16
Hình 1. 17 Hiện trạng mố cầu Giăng Dây ..........................................................................16

Hình 1. 18 Vị trí lý trình cầu Bãi Giếng .............................................................................18
Hình 1. 19 Hiện trạng mặt cầu Bãi Giếng ...........................................................................19
Hình 1. 20 Khe co giãn cầu Bãi Giếng ...............................................................................19
Hình 2. 1 Xe chu n thực tế loại 3 (a); loại 3S2 (b) và loại 3-3 (c) .....................................22
Hình 2. 2 Tải trọng trục của 3 loại xe chu n 3 (a), 3S2 (b) và 3-3 (c) ................................ 22
Hình 2. 3 Các bƣớc đánh giá tải trọng theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng: ................23
Hình 2. 4 Sơ đồ xếp xe theo phƣơng dọc cầu .....................................................................34
Hình 2. 5 Sơ đồ xếp tải ngang đ ng tâm .............................................................................34
Hình 2. 6 Sơ đồ xếp tải lệch tâm ......................................................................................... 35
Hình 2. 7 Kiểm tra cƣờng độ bê tông b ng súng bật n y ..................................................35
Hình 2. 8 Xếp xe thử tải tĩnh, sơ đồ lệch tâm .....................................................................35
Hình 2. 9 Xếp xe thử tải tĩnh, sơ đồ đ ng tâm ....................................................................36
Hình 2. 10 Đo độ võng dầm ................................................................................................ 36
Hình 2. 11 Sơ đồ bố trí điểm đo độ võng ............................................................................36


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1 Hệ số tình trạng kết cấu ......................................................................................24
Bảng 2. 2 Hệ số hệ thống ....................................................................................................24
Bảng 2. 3 Hệ số sức kháng ..................................................................................................25
Bảng 2. 4 Hệ số tải trọng dùng trong đánh giá tải trọng .....................................................26
Bảng 2. 5 Hệ số tải trọng của tải trọng hợp pháp................................................................ 27
Bảng 2. 6 Kết quả đo độ võng của dầm chủ cầu Giăng Dây ..............................................32
Bảng 2. 7 Kết quả đo chuyển vị và hệ phân bố ngang cầu Bãi Giếng ................................ 37
Bảng 2. 8 Kết quả kiểm tra chất lƣợng bê tông ..................................................................38
Bảng 2. 9 Kết quả kiểm tra cƣờng độ bề mặt bê tông ......................................................... 39
Bảng 3. 1 Đặc trƣng hình học cầu Giăng Dây ....................................................................38
Bảng 3. 2 Nội lực do tĩnh tải tại mặt cắt giữa nhịp cầu Giăng Dây ....................................39
Bảng 3. 3 Nội lực do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp cầu Giăng Dây ...................................39
Bảng 3. 4 Đánh giá khả năng tải trọng cầu Giăng Dây.......................................................40

Bảng 3. 5 Thông số tính cho mặt cắt giữa nhịp cầu Giăng Dây .........................................41
Bảng 3. 6 Thông số kỹ thuật cầu Bãi Giếng .......................................................................44
Bảng 3. 7 Kích thƣớc dầm chủ cầu Bãi Giếng....................................................................45
Bảng 3. 8 Bố trí cáp DƢL cầu Bãi Giếng ...........................................................................45
Bảng 3. 9 Nội lực do tĩnh tải đối với dầm trong cầu Bãi Giếng .........................................45
Bảng 3. 10 Nội lực do tĩnh tải đối với dầm ngoài cầu Bãi Giếng .......................................46
Bảng 3. 11 Tổng hợp nội lực do hoạt tải cầu Bãi Giếng .....................................................46
Bảng 3. 12 Hệ số tải trọng và hệ số điều chỉnh tải trọng ....................................................46
Bảng 3. 13 Tổ hợp nội lực ở TTGHCĐ I đối với dầm trong ..............................................46
Bảng 3. 14 Tổ hợp nội lực ở TTGHCĐ I đối với dầm ngoài..............................................47
Bảng 3. 15 Tổ hợp nội lực ở TTGHSD đối với dầm trong .................................................47
Bảng 3. 16 Tổ hợp nội lực ở TTGHSD đối với dầm ngoài ................................................47
Bảng 3. 17 Tổng hợp mất mát ứng suất của cáp DƢL cầu Bãi Giếng ............................... 48
Bảng 3. 18 Kiểm toán ứng suất dầm trong .........................................................................53
Bảng 3. 19 Kiểm toán ứng suất dầm ngoài .........................................................................54


1
MỞ ĐẦU
1. Tên đề tài:
Đánh giá năng lực chịu tải kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép thông qua khảo sát
hiện trạng và đo chuyển vị dƣới tác dụng của tải trọng xe

2. Tính cấp thiết của đề tài:
Trong những năm trở lại đây đời sống kinh tế xã hội tỉnh Khánh Hòa đã có
những bƣớc tiến phát triển, đời sống nhân dân đƣợc cải thiện và nâng cao. Một trong
những đóng góp cho sự thành công đó là việc phát triển hạ tầng giao thông đƣờng bộ
phát triển mở rộng, nhiều tuyến đƣợc mới đƣợc xây dựng, hệ thống đƣờng xá cầu cống
không ngừng phát triển từ đô thị đến nông thôn.
Mạng lƣới giao thông đƣờng bộ hiện nay ngày càng mở rộng và phát triển để

đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội. Trong đó tồn tại khá nhiều công trình cầu bê
tông cốt thép, bê tông cốt (BTCT, BTCT DƢL) với trạng thái kỹ thuật của các công
trình này đã và đang xuống cấp bởi nhiều nguyên nhân khác nhau. Bên cạnh đó các
công tác duy tu, sửa chữa trong quá trình khai thác, sử dụng vẫn còn nhiều vấn đề,
chƣa triệt để dẫn đến chƣa đạt đƣợc hiệu quả cao. Vì vậy cần có nhiều nghiên cứu,
đánh giá đƣa ra biện pháp quản lý tối ƣu nh m đảm bảo hiệu quả kinh tế, kĩ thuật.
Theo số liệu khảo sát đánh giá thì hầu hết các cầu đƣợc xây dựng theo định
hình đƣợc đƣa vào khai thác sử dụng trên 15 năm trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa đã xuất
hiện những hƣ hỏng do tải trọng xe gây ra nhƣ dầm cầu bị nứt, bê tông bị hao mòn làm
làm lộ cốt thép, dầm cầu bị võng mất ổn định, hƣ hỏng mặt cầu bêtông, gối cầu bị nứt
bể…chẳng hạn nhƣ các cầu Bình Tân tại Km1+038 đƣờng ĐT657I (đại lộ Nguyễn Tất
Thành) , cầu Bãi Giếng tại Km1487+733 Quốc lộ 1, cầu Trần Phú, cầu Xóm Bóng, cầu
Hà Ra, cầu Cây Gạo tại Km1438+666 Quốc lộ 1, cầu Khánh Bình tại Km25+370
đƣờng ĐT652H (Tỉnh lộ 8)….
Các biện pháp sửa chữa nâng cấp cầu cũ hiện nay phần lớn là dựa vào đánh giá
hiện trạng hƣ hỏng bên ngoài rồi b ng kinh nghiệm là chủ yếu. Do đó mà sau khi đƣợc
nâng cấp sửa chữa cầu nhiều khi chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu ban đầu đề ra về sức chịu
tải của cầu hoặc các biện pháp thay mới không cần thiết gây lãng phí về kinh tế.
Việc nâng cấp, cải tạo công trình cần phụ thuộc vào hiện trạng công trình rất
nhiều, nhất là sức chịu tải của dầm kết cấu nhịp, nên tác giả đi sâu nghiên cứu việc này
để đáp ứng nhu cầu thực tế hiện nay.
Vì vậy việc đánh giá năng lực chịu tải kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép thông
qua khảo sát hiện trạng và đo chuyển vị dƣới tác dụng của tải trọng xe là rất cần thiết
và có tính thực tiễn cao. Thông qua việc tính toán và dự đoán đƣợc sức chịu tải của


2
cầu sẽ gi p cho các đơn vị quản lý công trình khai thác sử dụng hợp lý b ng việc cắm
biển tải trọng chính xác hơn gi p cho việc nâng cao tuổi thọ công trình hoặc nếu có
sửa chữa thay mới các cấu kiện của cầu cũng sẽ chính xác đạt theo yêu cầu đề ra, đảm

bảo kỹ thuật và kinh tế.

3. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn:
- Đánh giá khả năng chịu tải của kết cấu nhịp cầu dầm BTCT thƣờng
- Đánh giá khả năng chịu tải của kết cấu nhịp cầu dầm BTCT dự ứng lực

4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:
Đề tài tiến hành nghiên cứu tính toán lức căng thực tế của dầm cầu. Đánh giá
năng lực chịu tải của một số cầu trên hệ thống đƣờng tỉnh và Quốc lộ trên địa bàn tỉnh
Khánh Hòa. Đề xuất 2 cầu: 1 cầu BTCT và 1 cầu BTCT dự ứng lực.

5. Phƣơng pháp nghiên cứu:
Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm kết hợp với lý thuyết. Trong đó:
- Phƣơng pháp thực nghiệm: do tác giả không có điều kiện tham gia khảo sát
đo đạc thực tế nên các số liệu đƣợc áp dụng để phục vụ xác định năng lực chịu tải thực
tế đƣợc lấy từ kết quả kiểm định gần nhất của các cầu đƣợc chọn làm đối tƣợng nghiên
cứu.
- Phƣơng pháp lý thuyết: xây dựng mô hình tính toán lý thuyết nh m đánh giá
năng lực của kết cấu cầu đáp ứng nhu cầu kinh tế - kỹ thuật.

6. Cấu trúc của luận văn:
Để đạt đƣợc mục tiêu nêu trên, luận văn trình bày trong 03 chƣơng
Phần mở đầu
Chƣơng 1: Tổng quan về hiện trạng cầu BTCT trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa
Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết đánh giá năng lực chịu tải kết cấu nhịp của cầu
BTCT
Chƣơng 3: Đánh giá năng lực chịu tải kết cấu nhịp của cầu Bãi Giếng và cầu
Giăng Dây
Kết luận và kiến nghị

7. Tổng quan tài liệu nghiên cứu:
- Các tài liệu nghiên cứu đƣợc tìm trên thƣ viện và mạng Internet về chuyển vị
của dầm cầu và lực căng còn lại của cáp DƢL


3

8. Ý nghĩa thực tế của đề tài
- Đề tài nghiên cứu thực trạng cầu Bãi Giếng và cầu Giăng Dây, đƣa ra các biện
pháp khai thác sử dụng cầu hiệu quả, làm tăng tuổi thọ công trình.


4

CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG CẦU BÊTÔNG CỐT
THÉP TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA
1.1 Tổng quan chung về các công trình giao thông và công tác quản lý công
trình cầu ở Khánh Hòa.
Khánh Hòa là một trong những tỉnh có hệ thống giao thông đƣờng bộ, đƣờng
sắt, đƣờng thủy và hàng không phát triển. Về giao thông đƣờng bộ, trên địa bàn tỉnh có
nhiều tuyến đƣờng giao thông huyết mạch, phải kể đến là quốc lộ 1A – trục giao thông
chính ven bờ biển, nối liền các tỉnh phía Bắc với phía Nam. Bên cạnh là quốc lộ 26 và
Quốc lộ 27 kết nối, lƣu thông đến khu vực Tây Nguyên và các tỉnh lân cận.
Về giao thông đƣờng sắt, Khánh Hòa có hệ thống giao thông đƣờng sắt rất phát
triển và lâu đời. Thời Pháp thuộc đã lựa chọn Nha Trang là địa bàn bảo hộ và cho xây
dựng nhiều tuyến đƣờng sắt. Đến tận ngày nay giao thông đƣờng sắt vẫn đƣợc duy trì
và đƣợc nâng cấp, cải tạo. Trên địa bàn tỉnh có 12 ga tàu lớn nhỏ khác nhau phân đố
đồng đều tại các huyện thành phố, thị xã.
Bên cạnh hệ thống giao thông đƣờng sắt và đƣờng bộ phát triển, Khánh Hòa
còn có tiềm năng phát triển giao thông đƣờng thủy. Vịnh Nha Trang tƣơng đối kín gió,

nƣớc sâu thích hợp cho việc xây dựng cảng lớn và neo đậu tàu thuyền có tải trọng lớn.
Hiện tại, Khánh Hòa có 5 cảng biển trong đó cảng Vân Phong và cảng Cam Ranh có
quy mô lớn nhất.
Về giao thông hàng không, sân bay quốc tế Cam Ranh đã đƣợc đầu tƣ và nâng
cấp từ nhiều năm về trƣớc. Tính đến thời điểm hiện tại sân bay phục vụ hơn 8,5 triệu
lƣợt khách trong năm 2018 và dự kiến trong năm 2019 đạt hơn 10 triệu lƣợt khách.
Nhiều hãng hàng không đã đặt đƣờng bay tại đây với nhiều chuyến bay nội địa và
quốc tế.
Trong khoảng 25 năm trở lại đây nhiều công trình cầu đã đƣợc xây dựng mới và
mở rộng đáp ứng các tiêu chu n kỹ thuật hiện đại trên các tuyến Quốc lộ và Tỉnh lộ.
Nhƣ cầu Sông Khế, Cầu Sông Cầu trên Quốc lộ 27C, Cầu Lùng, cầu vƣợt đƣờng sắt
thị trấn Ninh Hòa, thị trấn Vạn Giã, cầu Rọ Tƣợng trên Quốc lộ 1, Cầu Sơn Bình trên
đƣờng Tỉnh lộ 9, cầu Phú Cốc trên đƣờng Hƣơng lộ 39…. Kết nối giao thông giữa
những vùng bị ngăn cách, góp phân th c đ y kinh tế xã hội những vùng này phát triển.
Nổi bật có thể kể ra đây là cầu Trần Phú bắc qua sông Cái n m trên tuyến
đƣờng giao thông ven biển, kết nối giao thông từ Phía bắc vào trung tâm thành phố
Nha Trang. Từ khi đƣợc hoàn thành bàn giao đƣa vào sử dụng cầu Trần Ph đã làm
cho tuyến giao thông ven biển của thành phố Nha Trang đƣợc xuyên suốt và là con
đƣờng có nhiều cảnh quan đẹp, góp phần phát triển du lịch, th c đ y cho sự phát triển
kinh tế, xã hội tỉnh Khánh Hòa.


5

Hình 1. 1 Bản đồ quy hoạch giao thông tỉnh Khánh Hoà
Nổi bật có thể kể ra đây là cầu Trần Phú bắc qua sông Cái n m trên tuyến
đƣờng giao thông ven biển, kết nối giao thông từ Phía bắc vào trung tâm thành phố
Nha Trang. Từ khi đƣợc hoàn thành bàn giao đƣa vào sử dụng cầu Trần Ph đã làm
cho tuyến giao thông ven biển của thành phố Nha Trang đƣợc xuyên suốt và là con
đƣờng có nhiều cảnh quan đẹp, góp phần phát triển du lịch, th c đ y cho sự phát triển

kinh tế, xã hội tỉnh Khánh Hòa.


6

Hình 1. 2 Cảnh quan cầu Trần Phú

Hình 1. 3 Cầu Trần Phú bắc qua sông Cái, nằm trên tuyến đường ven biển nằm tại vị
trí cửa ngõ Phía Bắc thành phố Nha Trang

Cầu Bình Tân vị trí cửa ngõ phía Nam thành phố Nha Trang, n m trên
tuyến đƣờng huyết mạch kết nối với sân bay quốc tế Cam Ranh, các Khu du lịch
ven Biển phía Nam thành phố Nha Trang.


7

Hình 1. 4 Cầu Bình Tân bắc qua sông Quán Trường, tại vị trí cửa ngõ Đông Nam TP
Nha Trang.
1.2 Hiện trạng các công trình cầu và những khó khăn trong công tác quản
lý các công trình cầu trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa
1.2.1 Hiện trạng các công trình cầu trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa
Hiện nay, trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa gồm có 102 cầu trên các tuyến Tỉnh lộ
và 72 cầu trên các tuyến Quốc lộ. Các cầu xây dựng qua nhiều thời kỳ khác nhau. Các
cầu xây dựng từ 1975 - 1995 thƣờng có tải trọng H13 khổ hẹp từ 4 - 6m. Các cầu xây
dựng từ 1995 đến nay có tải trọng lớn hơn và khổ lớn hơn. Hệ thống cầu trên địa bàn
tỉnh Khánh Hòa có số lƣợng tƣơng đối lớn nhƣng phân bố không đồng đều, đƣợc xây
dựng qua nhiều năm, kết cấu đơn giản, chủ yếu cầu bản BTCT và cầu dầm BTCT và
dầm thép liên hợp với bản BTCT. Qua quá trình khai thác sử dụng nhiều cầu đã hỏng,
xuống cấp cần phải đƣợc cải tạo sửa chữa nâng cấp để đảm bảo an toàn công trình, an

toàn giao thông vận tải. Một số tuyến đƣờng đã đƣợc thiết kế và thi công mới một số
công trình cầu với quy mô tải trọng là HL93.
Đối với các tuyến Tỉnh lộ thì 83 cầu đánh giá là yếu, trong quá trình khai thác
phải cắm biển hạn chế tải trọng từ 8T-15T và 12 cầu đối với các tuyến Quốc lộ phải
tiến hành gia cố, sửa chữa nâng cấp cầu.


8

120

100
80
Tổng số cầu

60

Cầu yếu

40
20
0
Tỉnh lộ Quốc lộ

Hình 1. 5Tỷ lệ cầu yếu trên các tuyến giao thông tỉnh Khánh Hòa
Do điều kiện địa hình kinh tế, xã hội trên đƣờng sắt và đƣờng bộ nƣớc ta có
nhiều cầu với quy mô không lớn, có đặc tính kỹ thuật thấp, đã đƣợc xây dựng từ khá
lâu, trải qua thời gian dài khai thác, chịu ảnh hƣởng nhiều của thời tiết khắc nghiệt
cũng nhƣ do chiến tranh nên đã bị hƣ hỏng xuống cấp
Nhiều cầu BTCT cũ đã xuất hiện nhiều vết nứt, bị phá hủy lớp bảo hộ, hƣ hại

liên kết ngang Vì vậy thƣờng xuyên không đảm bảo điều kiện an toàn cho vận tải.

Hình 1. 6 Hư hỏng dầm cầu do bị bong tróc lớp bê tông

Hình 1. 7 Hư hỏng đầu dầm


9

Hình 1. 8 Hư hỏng gối cầu

Hình 1. 9 Hư hỏng trụ cầu

Hình 1. 10 Thân trụ bị nước biển ăn mòn
Việc quản lý và khai thác các công trình cầu trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa tƣơng
đối hệ thống, Sở Giao thông Vận tải ủy quyền cho Công ty CP Quản lý & Xây dựng
giao thông Khánh Hòa đối với các tuyến Tỉnh lộ và Cục quản lý đƣờng bộ III.3 ủy
quyền cho Công ty CP Quản lý & Xây dựng đƣờng bộ Khánh Hòa đối với các tuyến


10
Quốc lộ.
Việc kiểm tra công trình thông thƣờng chỉ b ng phƣơng pháp b ng mắt và trên
bề mặt cầu, chỉ khi qua các đợt mƣa lớn mới kiểm tra các cấu kiện phía dƣới cầu nhƣ
dầm, mố, trụ…
Mục tiêu của công tác kiểm tra thƣờng xuyên nh m duy tu công trình, phát hiện
những bộ phận không bình thƣờng để xử lý hoặc báo cáo cấp trên tìm cách xử lý. Đây
là công việc phải làm thƣờng xuyên.
Thời hạn kiểm tra thƣờng xuyên: trong 2 năm đầu cứ 3 tháng cần kiểm tra 1
lần. Những năm tiếp theo, cứ 6 tháng cần kiểm tra 1 lần. Trong kiểm tra thƣờng xuyên,

phải ghi nhận những khuyết tật ảnh hƣởng đến mức độ khai thác của công trình với
những dấu hiệu phát hiện đƣợc b ng mắt thƣờng.
1.2.2 Những khó khăn, hạn chế trong công tác quản lý các công trình giao
thông:
Công tác bảo dƣỡng thƣờng xuyên chƣa đƣợc quan tâm, nguồn kinh phí bảo
dƣỡng thƣờng xuyên hầu nhƣ không có. Hệ thống đƣờng giao thông nông thôn tuy đã
đƣợc UBND tỉnh phân cấp quản lý nhƣng những năm qua, ngân sách UBND huyện,
thị xã, thành phố phân bổ cho công tác quản lý, bảo dƣỡng thƣờng xuyên hầu nhƣ
không có, chủ yếu bố trí khắc phục bão lụt và sửa chữa trƣớc Tết Nguyên đán hàng
năm.
Hàng năm, UBND huyện, thị xã, thành phố đều chỉ đạo Phòng Kinh tế và Hạ
tầng, Phòng Quản lý đô thị phối hợp với UBND xã, thị trấn tiến hành kiểm tra và lập
kế hoạch bảo dƣỡng các công trình giao thông. Nhƣng thực tế, nguồn ngân sách bảo
dƣỡng trong những năm qua không đƣợc cấp, trong khi nguồn ngân sách cấp đầu tƣ
xây dựng cơ bản còn hạn chế, nên việc bố trí kinh phí bảo dƣỡng công trình chƣa đƣợc
đảm bảo. Vì vậy, địa phƣơng chƣa thể chủ động trong việc thực hiện kế hoạch kiểm
tra, bảo dƣỡng thƣờng xuyên các công trình giao thông nông thôn. UBND huyện, thị
xã, thành phố hàng năm đều phải trích một phần ngân sách để sửa chữa các công trình
cầu bị hƣ hỏng nặng nh m đảm bảo nhu cầu thiết yếu nhất của nhân dân; sửa chữa các
cầu thép nh m kéo dài tuổi thọ công trình cầu.
Đối với các tuyến đƣờng phân cấp về xã quản lý, hàng năm xã đều lập kế hoạch
sửa chữa và tự thực hiện đầu tƣ. Tuy nhiên có nhiều xã do trong quá trình triển khai
không bố trí đƣợc nguồn kinh phí nên cũng không thực hiện đƣợc. Ngân sách tỉnh chỉ
hỗ trợ đột xuất cho những năm có lũ lụt lớn gây thiệt hại về hạ tầng giao thông nghiêm
trọng trên địa bàn huyện, thị xã, thành phố.
Việc sửa chữa khắc phục những hƣ hỏng nhỏ của cầu đƣờng không kịp thời đã
dẫn đến những hƣ hỏng lớn làm tăng kinh phí sửa chữa, ảnh hƣởng đến an toàn giao


11

thông và nhu cầu phục vụ sản xuất, đời sống của nhân dân. Mặt khác, cũng do chƣa có
kinh phí cấp hàng năm cho công tác bảo dƣỡng thƣờng xuyên đƣờng giao thông nông
thôn nên các địa phƣơng chƣa thể chú trọng đến công tác này mà chỉ có thể tập trung
vào đầu tƣ nâng cấp và xây dựng mới những tuyến đƣờng bị hƣ hỏng nặng, có nhu cầu
thiết yếu; những tuyến đƣờng thực hiện theo quy hoạch. Nhiều địa phƣơng, việc bảo
dƣỡng thƣờng xuyên đƣợc lồng ghép cho công tác sửa chữa khắc phục bão lũ, kiên cố
hóa đƣờng giao thông nông thôn.
Mặt khác, nhu cầu vận chuyển và phƣơng tiện vận chuyển (đặc biệt là phƣơng
tiện vận chuyển có tải trọng lớn) ngày càng tăng cao, thƣờng xuyên hoạt động ảnh
hƣởng lớn đến kết cấu mặt đƣờng. Chƣa kể đến các xe vận chuyển đất khai thác từ mỏ,
vận chuyển mía lƣu thông trên các tuyến đƣờng đất chƣa đƣợc cứng hóa, ngoài việc
làm hƣ hỏng nhanh nền mặt đƣờng, còn thƣờng xuyên gây ô nhiễm môi trƣờng sống
cho những ngƣời dân trong khu vực.
Trƣớc nhu cầu bức xúc của nhân dân, các địa phƣơng đã phải cố gắng tranh thủ
các nguồn vốn khác nhau để sửa chữa các công trình n m trên các tuyến đƣờng trục
chính, có nhu cầu bức thiết nh m đảm bảo giao thông thông suốt, êm thuận.

Hình 1. 11 Công trình giao thông nông thôn hư hỏng do bão lũ trên tuyến ĐT652
Trong khi mạng lƣới đƣờng giao thông nông thôn trải ra trên phạm vi rộng, có
những tuyến đƣờng dài vòng qua nhiều địa bàn, có những tuyến đƣờng len lỏi đi vào
vùng sâu, vùng xa, vùng sản xuất canh tác phục vụ sản xuất nhƣng hầu hết các huyện,
thị xã, thành phố do hạn chế về ngân sách, nguồn vốn nên vẫn chƣa tổ chức đƣợc đơn
vị chuyên trách công tác quản lý, bảo dƣỡng thƣờng xuyên đƣờng giao thông nông
thôn đã đƣợc phân cấp quản lý. Cán bộ quản lý đƣờng giao thông nông thôn ở cấp xã


12
không có mà chỉ là cán bộ các lĩnh vực khác kiêm nhiệm, đa số chƣa có trình độ
chuyên môn về cầu đƣờng, vì vậy không đáp ứng đƣợc các yêu cầu của công tác quản
lý và công tác đầu tƣ xây dựng đƣờng giao thông. Công tác thống kê, cập nhật, báo

cáo kịp thời, đ ng biểu mẫu từ cơ sở là một trong những công tác quan trọng của việc
quản lý đƣờng, mặc dù đã đƣợc hƣớng dẫn nhƣng hiện nay vẫn chƣa có đƣợc tính
đồng bộ và hệ thống.

Hình 1. 12 Giao thông ùn ứ trên cầu Trần Phú, cửa ngõ Phía Bắc vào trung tâm TP
Nha Trang vào những giờ cao điểm
1.2 Tổng quan về các biện pháp đánh giá khả năng khai thác sử dụng công
trình cầu BTCT trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa
Việc đánh giá khả năng chịu tải của các cầu hiện nay tại tỉnh Khánh Hoà phần
lớn chỉ dựa vào những đánh giá hƣ hỏng bên ngoài có thể quan sát đƣợc b ng mắt,
không dựa vào việc quan trắc và tính toán cụ thể. Việc tiến hành kiểm tra phần nhiều
đƣợc thực hiện bởi những cán bộ hạn chế về năng lực chuyên môn và đƣợc thực hiện
sau khi các công trình đã xuất hiện những hƣ hỏng phát hiện hoặc chỉ khi xảy việc va
đập của xe lƣu thông trên cầu hoặc trƣớc mùa mƣa bão.
Ch n đoán và đánh giá sức chịu tải của công trình là xác định tình trạng kỹ
thuật công trình dựa trên số liệu thu thập đƣợc qua khảo sát, kiểm tra tính toán và thử
nghiệm trên công trình.
Những yếu tố chính gây hƣ hỏng công trình cầu BTCT là chất lƣợng bêtông,
cốt thép, ảnh hƣởng của môi trƣờng, thời tiết và các tác động cơ học nhƣ tải trọng trục,
lƣu lƣợng xe…. Số liệu cần thu thập để đánh giá cầu BTCT số liệu về bê tông, cốt thép


13
và kết cấu.
Xác định mô hình thực trạng của cầu BTCT: Mô hình thực trạng của cầu BTCT
là mô hình tính toán có xét đến sự suy thoái của vật liệu và sự suy giảm khả năng làm
việc của kết cấu đƣợc phát hiện b ng các phƣơng pháp kiểm tra không phá hủy và thử
tải hiện trƣờng. Mô hình thực trạng có thể đƣợc xác định dựa trên hồ sơ lƣu trữ, tri
thức về các loại cầu và lý thuyết nhận dạng hệ cơ học, về thực chất là nhận thức đ ng
mô hình thực của cầu dựa vào phản ứng của nó dƣới một nhóm tác động nào đó.

Việc kiểm định đánh giá cầu BTCT cũ trên tuyến Quốc lộ chỉ mới thực hiện
trong thời gian gần đây, từ nguồn vốn kết dƣ từ dự án mở rộng Quốc lộ 1 do Bộ Giao
thông vận tải làm Chủ đầu tƣ.
Việc cắm biển giới hạn tải trọng đối với xe lƣu thông qua cầu chỉ đƣợc thực
hiện khi kết cấu cầu xuất hiện hƣ hỏng nh m đảm bảo an tòan cho ngƣời và các
phƣơng tiện.
Hiện nay phổ biến là việc giới hạn tải trọng từ 8T – 10T đối với cầu cũ xuất
hiện hƣ hỏng nặng và 15T đối với cầu cũ trên tuyến tỉnh lộ, Hƣơng lộ
1.3 Những khó khăn trong công tác đánh giá khả năng chịu tải của cầu
Lƣu trữ hồ sơ

Công tác quản

cầu cũ

lý chƣa chặt
chẽ, khoa học

Khó khăn về
nguồn vốn
Khó khăn đánh
giá cầu cũ

Không có đơn vị

Sử dụng phƣơng pháp,

tƣ vấn chuyên về

kỹ thuật lạc hậu

kiểm định cầu

Hình 1. 13 Những khó khăn trong công tác đánh giá cầu cũ

Vì lý do kinh phí hạn hẹp nên việc kiểm tra, kiểm định thƣờng xuyên và duy tu
các công trình cầu không đảm bảo theo quy trình bảo dƣỡng cầu. Đối với các tuyến


14
ng tnh l thỡ 10 nm gn õy khụng b trớ kinh phớ kho sỏt, kim tra kim nh
cu c. Cũn i vi cỏc cõu trờn tuyn Quc l thỡ khi no cú nhu cu sa cha nõng
cp mi tin hnh kim tra, ỏnh giỏ cu c.
a phn l cu c c thi cụng t nhng nm 90 tr v trc nờn h s khụng
c lu tr y v liờn tc. H s ti liu ch c lu tr di dng cỏc thụng tin
mang tớnh tng hp chung chung, chi tit b trớ ct thộp bờn trong ca cu kin thi
khụng nm c chớnh xỏc.
Cụng tỏc qun lý cũn cha cht, khụng rừ rng, trỏch nhim cỏc n v chng
chộo nhau. Vic kim tra khụng thng xuyờn v thiu tớnh h thng, phng phỏp
kim tra v k thut ch n oỏn cũn lc hu. Vỡ vy cng lm cụng trỡnh xung cp
trm trng gõy tr ngi ln cho vn ti (hn ch tc , hn ch ti trng).
Trờn a bn tnh n v t vn chuyờn kim tra, kim nh cu cha cú. i
vi cỏc cụng tỏc kim nh, ỏnh giỏ cụng trỡnh cu c hoc thớ nghim kim tra cht
lng cụng trỡnh cu Ch u t thng mi cỏc n v t vn TP H Chớ Minh,
Nng, TP H Ni hoc cỏc Trung tõm kim nh cht lng.
1.4 Mụ t h hng hin trng cu Ging Dõy:

1.4.1 Gii thiu chung cu Ging Dõy:
Cu Ging Dõy chiu di 11,3m n m ti Km1443+083, Quc l 1, xó Vnh
Lng, thnh ph Nha Trang, tnh Khỏnh Hũa.

Quy mụ thit k cu:
+ Chiu di cu:
+ S nhp:
+ Kh cu:

Ltc = 11,3m;
Ltt = 1x11,3m;
B = 0,5m + 11m + 0,5m = 12m.

Bê tông nhựa dày 5 cm
Bản mặt cầu tăng c-ờng dày 6 - 17 cm

Hỡnh 1. 14 Mt ct ngang cu Ging Dõy


15
 Kết cấu nhịp
- Cầu gồm một nhịp giản đơn chiều dài nhịp L=11,3m; mặt cắt ngang nhịp gồm
6 dầm chủ b ng BTCT, khoảng cách các tim dầm dọc @= 2,15m (đối với 4 dầm chủ),
@=2,25m (đối với 02 dầm mới), @=1,6m (khoảng cách tim dầm mới tới tim dầm cũ
cạnh nhau).
- Toàn nhịp có 03 dầm ngang b ng BTCT.
- Dầm ngang giữa nhịp kích thƣớc BxH = 250×570mm, khoang 4 không có
dầm ngang.
- Dầm ngang đầu nhịp (khoang 5) có kích thƣớc BxH = 200×570mm, dầm
ngang cách đầu dầm 300mm (tim dầm ngang đến đầu dầm). Còn ở khoang 1, 2, 3 dầm
ngang có kích thƣớc B×H=200×870 và cách đầu dầm 100mm (tim dầm ngang đến đầu
dầm). Khoang 4 không có dầm ngang.
- Lớp phủ mặt cầu b ng BTN dày 5cm.
- Bản bê tông cốt thép tăng cƣờng cho bản cánh dầm dày 6-17cm.

- Khe co giãn cao su.
- Lan can tay vịn b ng bê tông cốt thép. Gờ chắn bánh b ng bê tông cốt thép
B=500mm.
- Đƣờng 2 đầu cầu đƣợc thảm BTN.
- Cầu gồm 2 mố nhẹ đặt trên hệ móng cọc b ng BTCT.

Hình 1. 15 Cầu Giăng Dây


16

Hình 1. 16 Dầm biên và lan can cầu Giăng Dây

Hình 1. 17 Hiện trạng mố cầu Giăng Dây
1.4.2 Hiện trạng cầu Giăng Dây:
Dầm chủ xuất hiện nhiều vết nứt. Các dầm chủ ở vị trí giữa nhịp xuất hiện các
vết nứt ngang trục dầm có bề rộng >0.2mm ở đáy dầm kéo dài lên sƣờn dầm, đây là
các vết nứt do mô men, ở đầu dầm chủ xuất hiện các vết nứt xiên do lực cắt. Các vết
nứt này là vết nứt tiền phá hoại gây ra bởi ứng suất chính rất nguy hiểm cho kết cấu.
Bề mặt dầm không đƣợc b ng phẳng, chất lƣợng bê tông xấu, nhiều vị trí bị mất vữa xi
măng trơ cốt liệu lớn, một số vị trí xuất hiện hiện tƣợng om và bong vỡ bê tông.
Ở vị trí nách dầm chủ, và bản cánh dầm chủ xuất hiện nhiều vệt can xi để lại do