Đề xuất biện pháp nâng cấp cầu Thanh Nguyên KM8+050 HL16 Trà Vinh dựa vào kết quả đánh giá thực nghiệm trạng thái kỹ thuật cầu

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------------------------

NGUYỄN TẤN ÊM

ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP NÂNG CẤP CẦU THANH
NGUYÊN KM8+050 HL16 TRÀ VINH DỰA VÀO KẾT
QUẢ ĐÁNH GIÁ THỰC NGHIỆM TRẠNG THÁI KỸ
THUẬT CẦU

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông
Mã số: 8580205

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH KỸ
THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

Đà Nẵng – Năm 2019


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ Cao Văn Lâm

Phản biện 1: PGS. TS. Nguyễn Xuân Toản
Phản biện 2: TS. Trần Đình Quảng

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao
thông họp tại trường Đại học Trà Vinh vào ngày 23 tháng 11 năm

2019

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách
khoa
- Thư viện Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách
khoa - ĐHĐN


1
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc
đến quý Thầy Cô giáo trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà
Nẵng nói chung và quý Thầy Cô trong Khoa Xây dựng Cầu
Đường, trong bộ môn Cầu Hầm nói riêng. Cảm ơn Thầy Cô đã tận
tình dạy dỗ và chỉ bảo tôi trong suốt 2 năm học vừa qua.
Tôi xin bày tỏ sự kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất đến Thầy
giáo hướng dẫn Tiến sĩ Cao Văn Lâm – người đã định hướng,
giúp đỡ tận tình tôi trong suốt thời gian hoàn thành khóa luận tốt
nghiệp.
Trong quá trình thực hiện, do nhiều nguyên nhân khác nhau
nên những thiếu sót là điều khó tránh khỏi. Tôi rất mong sự đóng
góp ý kiến của quý Thầy Cô để đề tài được hoàn thiện hơn và để
tôi vững vàng hơn khi tiếp xúc với công việc sau này.
Lời cuối cùng, tôi xin kính chúc quý Thầy Cô luôn mạnh khỏe.
Trà Vinh, ngày 05 tháng 12 năm 2019
Học viên thực hiện

Nguyễn Tấn Êm

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài tốt nghiệp do tôi thực hiện dưới sự
hướng dẫn của Tiến sĩ Cao Văn Lâm là đề tài làm mới, không sao
chép hay trùng với đề tài nào đã thực hiện, chỉ sử dụng những tài
liệu tham khảo đã nêu trong báo cáo.
Các số liệu, kết quả nêu trong đề tài là trung thực và chưa
từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Nếu sai, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Học viên thực hiện

Nguyễn Tấn Êm


ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP NÂNG CẤP CẦU THANH NGUYÊN
KM8+050 HL16 TRÀ VINH DỰA VÀO KẾT QUẢ ĐÁNH
GIÁ THỰC NGHIỆM TRẠNG THÁI KỸ THUẬT CẦU
Học viên: Nguyễn Tấn Êm. Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây
dựng Công trình Giao thông. Mã số: 85.80.205. Khóa: K36.
Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng
Tóm tắt - Trên thế giới nói chung hay ở Việt Nam nói riêng, cụ
thể là trên địa bàn tỉnh Trà Vinh thì việc xây dựng mới cơ sở hạ
tầng với nguồn kinh phí hạn chế là rất khó khăn. Nên việc tìm
hiểu các biện pháp nâng cấp cầu để đồng bộ hóa tải trọng là nhu
cầu rất cần thiết. Trong thực tế, có nhiều biện pháp nâng cấp cầu
được sử dụng như: căng cáp dự ứng lực ngoài, dán bản thép, dán
vật liệu composite, mở rộng tăng cường tiết diện. Tuy nhiên, việc
nghiên cứu biện pháp nâng cấp cầu tối ưu nhất chưa được kỹ
lưỡng. Vì vậy, tác giả đi sâu tìm hiểu, đánh giá hiệu quả của các
biện pháp nâng cấp trên cầu thực tế. Đầu tiên, tác giả tiến hành

kiểm định cầu cũ để đánh giá trạng thái kỹ thuật của cầu. Sau đó,
tiến hành tính toán các biện pháp nâng cấp cầu, so sánh tính hiệu
quả của mỗi biện pháp để đề xuất biện pháp nâng cấp phù hợp
nhất. Kết quả này sẽ góp phần bổ sung vào kho dữ liệu về các
biện pháp gia cường cầu. Đây là tiền đề để có sự so sánh cũng như
lựa chọn các biện pháp nâng cấp cầu trong tương lai.
Từ khóa - biện pháp nâng cấp; bê tông cốt thép; composite, dự
ứng lực, kiểm định cầu.


A SUGGESTION ON UPGRADING METHOD FOR
THANH NGUYEN KM8+050 HL16 BRIDGE IN TRA VINH
PROVINCE BASED ON EXPERIMENTAL ASSESSMENT
RESULTS OF TECHNICAL BRIDGE STATUS
Abstract - Either in all over the world or Vietnam, particularly in
Tra Vinh province, the construction of new infrastructure with
limited budget is very difficult. Therefore, it is necessary to find
measures to upgrade the bridge to synchronize the capacity. In
fact, there are many methods to upgrade bridge such as external
prestressing cable tensioning, steel plate gluing, composite
material gluing, cross-section maximization. However, there was
not any insight optimal method to upgrade bridges. Therefore, the
author made a deep research to assesses the effectiveness of
upgrading measures on actual bridges. Firstly, the author
conducted a test on old bridge to assess the technical bridge state.
Secondly, there was the calculation of methods to upgrade the
bridge as well as compare the effectiveness of each measure to
find the most appropriate upgrading procedure. This result will be
added to the strengthening methods data. This will be a premise
for making comparison and selection of upgrading measures in

the future.
Key words - upgrading method, reinforced concrete, composite,
prestressed, bridge testing.


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Việc phát triển mạng lưới giao thông là điều kiện tiền đề quan
trọng để thúc đẩy phát triển kinh tế-xã hội. Hiện nay, nước ta
đang thực hiện quá trình chuyển đổi mô hình tăng trưởng, tái cấu
trúc nền kinh tế nên việc xây dựng hệ thống kết cấu hạ tầng, trong
đó có việc phát triển mạng lưới giao thông một cách đồng bộ,
hiện đại sẽ là yếu tố quan trọng thúc đẩy quá trình cơ cấu lại nền
kinh tế, nâng cao hiệu quả, sức cạnh tranh của nền kinh tế.
Tuy nhiên, Việt Nam có điều kiện thời tiết phức tạp, bất lợi
cho công trình xây dựng nói chung và kết cấu bê tông cốt thép nói
riêng. Riêng ở tỉnh Trà Vinh, sự xâm thực mạnh của môi trường
gây ra hiện tượng rỉ thép, bong tróc lớp bê tông bảo vệ và làm
giảm sức chịu tải của hệ thống kết cấu chịu lực bằng bê tông cốt
thép.
Để phát triển mạng lưới hạ tầng giao thông, song song với
việc xây dựng mới thì việc duy trì sửa chữa các công trình cũ phải
được chú trọng phù hợp với định hướng phát triển hạ tầng giao
thông. Hằng năm, luôn có rất nhiều nguồn ngân sách để phục vụ
cho việc này, tuy nhiên vẫn chưa đủ để đáp ứng cho số lượng lớn
cầu cũ ở nước ta.
Cụ thể hiện trạng cơ sở hạ tầng giao thông trên địa bàn tỉnh
Trà Vinh với mạng lưới đường đi qua gồm: Quốc lộ 53, Quốc lộ
54, Quốc lộ 60, hệ thống mạng lưới đường tỉnh từ Đường tỉnh
911, Đường tỉnh 912, Đường tỉnh 913, Đường tỉnh 914, Đường

tỉnh 915, Đường tỉnh 915B và các đường huyện (Hương lộ 1…
Hương lộ 51, Hương lộ 81) . Trong đó:
+ Trên các tuyến đường tỉnh có 34 cây cầu, với tổng chiều dài
2.257,7m, chủ yếu có kết cấu bê tông cốt thép thường, bê tông cốt
thép dự ứng lực, thép,… một số cầu có tải trọng chưa đồng bộ với


hệ thống đường.
+ Chiều dài các cầu hệ thống đường huyện với tổng cộng
3.609,8m. Chất lượng cầu không đồng bộ còn nhiều cầu thép, cầu
gỗ có tải trọng thấp <3T.
Cụ thể, cầu BTCT Thanh Nguyên tại Km 8+050 trên đường
huyện 16 huyện Châu Thành, tỉnh Trà Vinh có sức chịu tải là 3,5
tấn, trong khi tải trong cho phép của đường là 10 tấn.

Hình 0.1: Cầu Thanh Nguyên
Dựa vào nguồn vốn hiện có và số lượng lớn cầu cũ ở nước ta
thì việc lựa chọn các biện pháp gia cường để nâng cấp các kết cấu
công trình cầu là rất phù hợp. Hiện nay có rất nhiều biện pháp gia
cường cầu như: gia cường bằng cáp DƯL ngoài, gia cường bằng
bản thép, gia cường bằng vật liệu composite và gia cường bằng
tăng cường tiết diện. Để có cơ sở lựa chọn biện pháp nâng cấp thì
cần phải biết trạng thái kỹ thuật của cầu.
Trước thực trạng đó, việc nghiên cứu biện pháp nâng cấp cầu
Thanh Nguyên nhằm đảm bảo sự lưu thông xuyên suốt và sự
đồng bộ về tải trọng trên tuyến là hết sức cần thiết. Và đó là cơ sở
để tiến hành nâng cấp cầu yếu trên địa bàn tỉnh. Vì vậy nên em
chọn đề tài “Đề xuất biện pháp nâng cấp cầu Thanh Nguyên
Km8+050 HL16 Trà Vinh dựa trên kết quả đánh giá thực nghiệm
trạng thái kỹ thuật cầu” là phù hợp với nhu cầu thực tiễn của tỉnh

Trà Vinh.


2. Đối tƣợng nghiên cứu:
- Các phương pháp đánh giá trạng thái kỹ thuật công trình cầu.
- Các công nghệ gia cường cầu.
3. Phạm vi nghiên cứu:
- Cầu Thanh Nguyên, huyện lộ 16, Tỉnh Trà Vinh.
- Nghiên cứu các biện pháp và công nghệ gia cường cầu.
- So sánh lựa chọn biện pháp phù hợp.
4. Mục tiêu nghiên cứu:
- Đánh giá được trạng thái kỹ thuật của cầu Thanh Nguyên.
- Đề xuất biện pháp gia cường phù hợp.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Lý thuyết kết hợp với thực nghiệm
6. Dự kiến kết cấu nội dung của luận văn:
Phần mở đầu
- L do chọn đề tài (sự cần thiết phải nghiên cứu).
- Đối tượng nghiên cứu.
- Phạm vi nghiên cứu.
- Mục tiêu nghiên cứu.
- hương pháp nghiên cứu.
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CẤP
CÔNG TRÌNH CẦU
1.1. Tổng quan về cầu bê tông cốt thép thường
1.2. Cấu tạo cầu Thanh Nguyên
1.3. Tổng quan về các biện pháp nâng cấp công trình cầu hiện nay
1.4. Ưu và nhược điểm của các biện pháp nâng cấp công trình
hiện nay
1.5. Những vấn đề còn gặp phải trong công tác sửa chữa gia

cường cầu
Kết luận chương 1


Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 hương pháp đánh giá trạng thái của cầu bằng thực nghiệm
2.2 Phân tích lựa chọn tải trọng cần nâng cấp
2.3 Cơ sở lý thuyết tính toán nâng cấp công trình cầu
2.4 Kết quả tính toán nâng cấp công trình cầu Thanh Nguyên
Kết luận chương 2
Chƣơng 3: ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP NÂNG CẤP CẦU
THANH NGUYÊN
3.1 hương pháp đo đạc thực nghiệm
3.2 Đánh giá trạng thái kỹ thuật của công trình cầu Thanh Nguyên
3.3 Đề xuất biện pháp nâng cấp công trình cầu Thanh Nguyên
3.4 Đánh giá hiệu quả của bài toán nâng cấp công trình cầu Thanh
Nguyên
Kết luận chương 3
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO


CHNG 1: TNG QUAN V CC BIN PHP NNG
CP CU
1.1. Tng quan v cu bờ tụng ct thộp thng
1.2. Cu to cu Thanh Nguyờn
MCN Dam doùc

350
25

1218 25
85

18

18
125
125
Hỡnh 1.1:Maởt caột ngang cau

18

85

150

18
MCN Dam ngang
65

150

20 15
10 10

25

15
Hỡnh 1.2:

Maởt caột ngang dam

Hỡnh 1.1: Mt ct ngang cu Hỡnh 1.2: Mt ct ngang dm
Cu Thanh Nguyờn uc thit k nm 1985 vi ti trng
thit k H10 v X60 theo quy trỡnh thit k cu cng theo trng
thỏi gii hn 22TCN 18-79 bng cỏp DUL cng trc vi cỏc ni
dung sau:
- Chiu di ton cu Ltc=32,3 m (k c chiu dy tng nh)
- Tng b rng cu: B = B1 + 2B2 = 3,5 m.
+ Mt xe chy: B1 = 3 m
+ Lan can:
B2 = 0,25 m
- Ti trng thit k:
+ Hot ti thit k H10 v X60
+ on ngi 0 kN/m2.
- Kt cu nhp:


+ Cầu gồm 3 nhịp 9,5+12,5+9,5, mỗi nhịp gồm 3 dầm BTCT
DUL tiết diện chữ chữ nhật, chiều cao dầm H=0,85 m, khoảng
cách tim các dầm chủ là 1,25 m.
+ Trên mỗi nhịp biên có 4 dầm ngang, trên nhịp giữa có 5
dầm ngang.
1.3. Các iện pháp gia cƣờng của cầu c hiện nay:
1.3.1. Gia cường bằng căng cáp DƯL ngoài:
1.3.1.1. Phạm vi áp dụng
1.3.1.2. Nguyên tắc cấu tạo
1.3.1.3. Ứng dụng
1.3.2. Gia cường bằng bản thép
1.3.2.1. Phạm vi áp dụng

1.3.2.2. Nguyên tắc cấu tạo
1.3.3. Gia cường bằng vật liệu Composite
1.3.3.1. Phạm vi áp dụng
1.3.3.2. Nguyên tắc cấu tạo
1.3.3.3. Ứng dụng
1.3.4. Gia cường bằng tăng cường tiết diện
1.3.4.1. Phạm vi áp dụng
1.3.4.2. Nguyên tắc cấu tạo
1.3.4.3. Ứng dụng
1.4. Ƣu và nhƣợc điểm của các iện pháp nâng cấp công trình
hiện nay
1.4.1. Phương pháp gia cường bằng căng cáp dự ứng lực
ngoài
1.4.2. Phương pháp gia cường bằng gia cường bằng bản
thép
1.4.3. Phương pháp gia cường bằng vật liệu composite
1.4.4. Phương pháp gia cường bằng tăng cường tiết diện


1.5. Những vấn đề còn gặp phải trong công tác sửa chữa gia
cƣờng cầu
Công tác quản l , duy tu, sữa chữa công trình một số vấn đề
mà ngành GTVT của các tỉnh, các Thành phố đảm nhiệm. Tình
trạng của các công trình cầu cũ đặc biệt là các công trình cầu
BTCT thường ngày càng xuống cấp, gây trở ngại lớn cho vận tải.
Đòi hỏi công tác duy tu, sửa chữa và gia cường cầu là hết sức cấp
thiết. Song công tác này cho đến nay vẫn còn rất nhiều khó khăn,
bất cập là do:
- Tổ chức cơ cấu quản l các công trình cầu đã bị xuống cấp,
đặc biệt là các công trình cầu yếu, hư hỏng chưa có tính thống

nhất rõ ràng, Nhiều địa phương quản l lỏng lẻo chòng chéo lên
nhau, kiểm tra không thường xuyên, không đánh giá đúng mức độ
hư hỏng các công trình cầu theo đúng thực trạng, phương pháp
kiểm tra và kỹ thuật chuẩn đoán còn lạc hậu.
- Nguồn ngân sách hàng năm đầu tư cho công tác duy tu, sửa
chữa còn hạn chế.
- Cải tiến biện pháp thi công gia cường, sửa chữa còn nhiều
hạn chế, bằng phương pháp thủ công là chủ yếu.
- Lựa chọn các giải pháp gia cường, sửa chữa chưa thực sự
mang lại tính kinh tế và hiệu quả cao.
Từ những lý do trên, nhận thấy những vấn đề mà ngành
GTVT cần quan tâm là:
- Tăng cường nguồn năng lực có trình độ chuyên môn về cơ
chế quản l và phương pháp làm việc trong công tác quản l công
trình, đặc biệt là các công trình cầu đang xuống cấp hư hỏng.
- Nâng cao trình độ, kỹ thuật và áp dụng những công nghệ
tiên tiến trong công tác sửa chữa, gia cường.
- Khuyến khích nhiều nghiên cứu về các biện pháp gia cường
bằng vật liệu mới và đề xuất các giải pháp một cách hợp l có


hiệu quả.
Kết luận chƣơng 1
- Trong chương 1 đã trình bày tổng quan về cầu bê tông cốt
thép thường, cấu tạo cầu Thanh Nguyên, sợ lược về các biện pháp
gia cường cầu cũ hiện nay và những vấn đề còn gặp phải trong
công tác sửa chữa gia cường cầu
- Qua kết quả kiểm tra khảo sát cầu Thanh Nguyên tại Km
8+050 trên HL16 Trà Vinh có tải trọng cho phép nhỏ hơn tải trọng
cho phép của tuyến, nên việc lựa chọn biện pháp gia cường để

đồng bộ hóa tải trọng là hết sức cần thiệt. Vì vậy trong chương 2,
tác giả sẽ tập trung nghiên cứu biện pháp đánh giá trạng thái kỹ
thuật và các biện pháp nâng cấp cầu Thanh Nguyên.
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Phƣơng pháp đánh giá trạng thái của cầu ằng thực
nghiệm
2.1.1. Các trường hợp cần đánh giá trạng thái của cầu
2.1.2. Các nội dung đo các khi thử tải cầu
2.1.3. Công tác chuẩn bị thử tải
2.2. Phân tích lựa chọn tải trọng cần nâng cấp
2.3. Cơ sở lý thuyết tính toán nâng cấp công trình cầu
2.3.1. Tính toán gia cường bằng căng cáp DƯL ngoài
2.3.1.1. Tính toán gia cường sức kháng uốn
2.3.1.2. Tính toán gia cường sức kháng cắt
2.3.2. Tính toán gia cường bản thép
2.3.3. Tính toán gia cường vật liệu composite
2.3.4. Tính toán gia cường bằng tăng cường tiết diện
2.4. Kết quả tính toán nâng cấp công trình cầu Thanh Nguyên
2.4.1. Thử tải trọng tĩnh đối với công trình, phương pháp
thử tải tĩnh


2.4.2. Phương pháp thử tải với tải trọng động
2.4.3. Tải trọng thử và các sơ đồ tải trọng
2.4.4. Các phương pháp đánh giá cầu
2.4.5. Đánh giá cầu theo hệ số sức kháng và hệ số tải trọng
2.4.5.1. Đánh giá tải trọng thiết kế
2.4.5.2. Đánh giá tải trọng hợp pháp
2.4.5.3. Đánh giá tải trọng cấp phép
2.4.6. Quy trình đánh giá tải trọng theo phương pháp đánh

giá hệ số tải trọng và hệ số sức kháng
2.4.6.1. Trình tự đánh giá

Hình 2.5. Trình tự đánh giá tải trọng hợp pháp
2.4.6.2. Công thức đánh giá tải trọng
2.4.6.3. Tính toán khả năng chịu tải C
2.4.7. Hiệu ứng tải trọng


2.4.7.1. Hiệu ứng tĩnh tải
2.4.7.2. Hiệu ứng hoạt tải
Kết luận chương 2
- Trong chương 2 đã trình bày phương pháp đánh giá trạng
thái của cầu bằng thực nghiệm theo phương pháp thử tải tĩnh
và phương pháp thử tải động; tìm hiểu cơ sở lựa chọn tải trọng
cần nâng cấp và lý thuyết tính toán nâng cấp công trình cầu
bằng các phương pháp phổ biến hiện nay.
- Từ cơ sở lý thuyết trên, tác giả sẽ tiến hành đo đạc thực
nghiệm và đánh giá trạng thái kỹ thuật của cầu. Từ đó, tiến
hành tính toán, đánh giá hiệu quả của các biện pháp nâng cấp
và đề xuất biện pháp nâng cấp phù hợp.
CHƢƠNG 3: ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP NÂNG CẤP
CẦU THANH NGUYÊN
3.1. Phƣơng pháp đo đạc thực nghiệm
3.1.1. Công tác chuẩn bị đo đạc tại hiện trường
3.1.2. Tải trọng thử và các sơ đồ xếp tải
3.1.2.1. Nguyên tắc xác định tải trọng xe
3.1.2.2. Tải trọng thử nghiệm
3.1.2.3. Bố trí sơ đồ thử tải
- Theo phương dọc cầu xe xếp thành 01 hàng dọc sao cho

trục cuối của xe đặt vào giữa nhịp, theo 3 sơ đồ:
+ Xếp xe đúng tâm (Sơ đồ A);
+ Xếp xe lệch tâm thượng lưu (Sơ đồ B);
+ Xếp xe lệch tâm hạ lưu (Sơ đồ C);
- Các thông số về tải trọng và kích thước xe thử nghiệm như
sau:
Bảng 3.1: Thông số về kích thước và tải trọng xe thử nghiệm


STT

Biển kiểm
soát
84C-01544

a
b
P1
P2
P
(m) (m) kg
kg Kg
3.1 1.7 1838 3413 5250

1
Ghi chú:
+ a: Khoảng cách giữa hai trục
+ b: Khoảng cách tim hai bánh
+ P1, P2: Trọng lượng trục sau và trục trước
3.1.3. Bố trí điểm đo

- Đo độ võng của các dầm dọc tại mặt cắt giữa nhịp N1 theo
sơ đồ tải trọng 1. Trên mỗi dầm bố trí 1 điểm đo võng tại đáy dầm.
Ký hiệu điểm đo là V1-V3 tương ứng với các dầm từ hạ lưu đến
thượng lưu.

V1

V2

V3

Hình
3.7:SơSôđồ
ñoàbố
boá trí
trí ñieå
m ño
ng daàm
Hình
3.7:
điểm
đovoõvõng
dầm


Nhận xét kết quả đo đạc độ võng:
- Độ võng lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp theo Sơ đồ 1A: 0.420
mm
- Độ võng lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp theo Sơ đồ 1B: 0.385
mm

- Độ võng lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp theo Sơ đồ 1C: 0.327
mm
- Từ đó f max(1+IM) = 0,559mm
- Giá trị độ võng trên đều nhỏ hơn so với độ võng cho phép lấy
theo quy trình là:
f = L/800 = 9000/800 = 11,25 mm.
- Khi hoạt tải ra khỏi vị trí đo, các dầm có độ võng dư, tuy
nhiên giá trị độ võng dư nhỏ (<5%). Kết quả tính toán so với đo
đạc sai khác nhỏ. Sự phân bố độ võng giữa các dầm tương đối
đồng đều.
- Kết quả đo độ võng của các dầm cho thấy quy luật phân bố
ngang do hoạt tải thử ở các mặt cắt nhịp với sơ đồ 1A và 1B phù
hợp với quy luật phân phối theo quy luật đòn bẩy.
- Qua kết quả đo chuyển vị cho các thế tải đo, và tính toán hệ
số phân phối ngang của cầu cho thấy hệ thống liên kết ngang cầu
còn tốt.


3.2. Đánh giá trạng thái kỹ thuật của công trình cầu Thanh
Nguyên
Khả năng chịu tải của cầu đƣợc tính toán nhƣ sau:
(3.1)
Bảng 3.7: Các hệ số đánh giá theo khả năng chịu uốn
Tải trọng

CM (KN.m)
ФC ФS Mu

DC

MDL (KN.m)
 DW DW
DC

HL93, IR
HL93, OR
3.00
3-S2
3-3

379.06
205.40
205.40
205.40
205.40

1.25
1.25
1.25
1.25
1.25

122.41
122.41
122.41
122.41
122.41

1.50
1.50

1.50
1.50
1.50

51.26
51.26
51.26
51.26
51.26

MLL(KN.m)
 LL

M(LL+IM)

1.75
1.35
1.80
1.80
1.80

359.45
277.29
356.99
350.81
305.66

RF
0.57
0.74

0.58
0.59
0.67

Bảng 3.8: Các hệ số đánh giá theo khả năng chịu cắt
Tải trọng

CM
(KN.m)

VDL (KN.m)

ФC ФS Vu DC
HL93, IR
HL93, OR
3.00
3-S2
3-3

201.84
201.84
201.84
201.84
201.84

1.25
1.25
1.25
1.25
1.25

DC
54.40
54.40
54.40
54.40
54.40


DW
1.50
1.50
1.50
1.50
1.50

VLL(KN.m)
DW
22.78
22.78
22.78
22.78
22.78

RF


V(LL+IM)
LL
1.75

218.15
0.57
1.35
168.29
0.73
1.80
194.40
0.63
1.80
179.57
0.68
1.80
167.44
0.73

Kết luận và xác định tải trọng cắm biển tải trọng:
Hệ số cho HL93 ở cấp OR bằng 0.73 (trong giới hạn cường
độ), do vậy cầu cần cắm biển tải trọng. Các biển tải trọng được
xác định theo công thức:
Nếu RF (cho các xe hợp pháp <1), cắm biển:
(3.4)
Nếu RF (cho các xe hợp pháp >1), cắm biển :


(3.5)
Với

T: là tải trọng cắm biến
RF: là hệ số đánh giá ứng với xe hợp pháp tương ứng

Tính toán cắm biển tải trọng:
Loại xe
Xe liền khối [3]
Xe sơ mi rơ moóc [3-S2]
Xe kéo moóc [ 3-3]

Tải trọng cắm biển đề xuất (Tấn)
10
15
21

Nhận xét: Tải trọng cắm biển đề xuất với xe liền khối [3] là 10T,
tuy nhiên xe lưu thông qua cầu và tuyến HL16 chủ yếu là xe tải
trọng 2 trục, do vậy tác giả quy về tải trọng xe 2 trục tương ứng là
5,5T (Trục 1: 3.6T, trục 2: 1,9T).
3.3. Đề xuất biện pháp nâng cấp công trình cầu Thanh
Nguyên
Theo kết quả thử tải trên, hiện tại dầm cầu Thanh Nguyên
khai thác được với tải trọng xe 2 trục 5,5T (Trục 1: 3.6T, trục 2:
1,9T), độ cứng và cường độ tốt.
3.3.1. Các đặc trưng hình học và các tham số liên quan
3.3.2. Tính toán gia cường dầm cầu Thanh Nguyên
Tiêu chí đặt ra là nâng cấp công trình cầu Thanh Nguyên từ
tải trọng khai thác 5,5T (Theo kết quả thử tải) lên tải trọng 7,5T.
Bảng 3.9: Tổ hợp nội lực theo TTGH CĐ
Tải trọng
Gối
L/2
Mômen (kNm)
0

315.05
5,5T
Lực cắt (kN)
146.34
7,5T
Mômen (kNm)
0
342.99


Lực cắt (kN)
161.07
Bảng 3.10: Tổ hợp nội lực theo TTGH CĐ
Tải trọng
Gối
L/2
5,5T
Mômen (kNm)
0
212.95
Lực cắt (kN)
98.24
7,5T
Mômen (kNm)
0
228.91
Lực cắt (kN)
106.66
3.3.2.1. Sức kháng của dầm chưa gia cường
Bảng 3.11:Kích thước vật liệu gia cường.

Loại gia cường
Dầm thực tế
(1)
(2)
Dán FRP
1 lớp
G/cường
Dán bản thép
Tấm dày 2mm
sức
Cáp DƯL
2 sợi 12.7mm
kháng
uốn
TCTD
Dày 80mm; 2 12
1 lớp:
hf =500mm
Dán FRP
Gia
wf = 100mm
cường
sf =200mm
sức
1 tấm:
kháng
hbt = 500mm
cắt
Dán bản thép
wbt =100mm

sbt = 200mm
3.4. Đánh giá hiệu quả của bài toán nâng cấp công trình cầu
Thanh Nguyên
3.4.1. Hiệu quả gia cường sức kháng uốn
Bảng 3.12: Bảng tổng hợp hiệu quả gia cường sức kháng uốn
Kết quả
Hiệu quả
Momen (KN.m)
tính toán Gia cường


Dầm chưa gia cường
Gia cường bằng cáp DƯL ngoài
Gia cường bằng dán bản thép
Gia cường bằng dán tấm FR
Gia cường bằng TCTD

319.78
728.43
408.80
575.85
373.63

127.79 %
27.84 %
80.08 %
16.840 %

3.4.2. Hiệu quả gia cường sức kháng cắt
Bảng 3.13: Bảng tổng hợp hiệu quả gia cường sức kháng cắt

Kết quả tính
Hiệu quả Gia
Lực cắt (KN)
toán
cường
Dầm chưa gia cường
189.62
Gia cường bằng dán bản thép
324.62
71,19%
Gia cường bằng dán tấm FR
246.12
29,79 %
3.4.3. Đánh giá hiệu quả gia cường
Từ kết quả tính toán trên, ta thấy:
- Sức kháng uốn sau khi gia cường tăng từ 17%-128%. Hiệu
quả nhất là gia cường bằng cáp DƯL (127,79%) và kém hiệu quả
nhất là tăng cường tiết diên (16,80%).
- Sức kháng cắt sau khi gia cường tăng từ 29%-71%. Hiệu
quả nhất là gia cường bằng bản thép (71,19%) và kém hiệu quả
nhất là FR (29,79%).
Kết luận chƣơng 3
- Trong chương 3, luận văn đã thực hiện được các nội dung
như sau:
+ Xác định được chuyển vị của cầu dưới tác dụng của xe tải
thí nghiệm, làm cơ sở quan trọng cho việc đánh giá trạng thái kỹ
thuật của cầu Thanh Nguyên.


+ Tính toán các giải pháp gia cường để nâng cấp cầu lên tải

trọng 7,5T.
- Từ kết quả tính toán cho thấy biện pháp nâng cấp bằng dán
bản thép có hiệu quả không cao (sức kháng uốn tăng 27,84%, sức
kháng cắt tăng 71,29%). Tuy nhiên, tác giả lựa chọn phương pháp
này để nâng cấp cho cầu Thanh Nguyên vì:
+ Với sức kháng đạt được lớn hơn hiệu ứng tải trọng yêu cầu
(Mr=408.80>M=342.99, Qr=324.62>Q=315.05)
+ Giá thành rẻ.
+ hương án thi công dễ thực hiện nên phù hợp với năng lực
thi công còn hạn chế ở Trà Vinh.
+ Với nhu cầu lưu thông thực tế của tuyến HL16 thì thời
gian ngừng lưu thông phương tiện giao thông trong quá trình thi
công cũng được xem xét tới.


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Luận văn đã đạt được các kết quả sau:
- Trên cơ sở hiện trạng và nhu cầu vận tải cầu Thanh Nguyên,
đã đánh giá năng lực hiện trạng và đề xuất giải pháp gia cường
nhằm nâng cao tải trọng yêu cầu;
- Đo đạc hiện trường và phân tích tính toán, biển cắm tải
trọng hợp pháp trước gia cường đối với kết cấu nhịp cầu Thanh
Nguyên theo QCVN41:2016/BGTVT là 5,5T.
- Để đáp ứng nhu cầu vận tải cũng như đồng bộ tải trọng các
cầu trên cùng một tuyến HL16, kết cấu nhịp cầu Thanh Nguyên
cần được gia cường với các giải pháp tính toán gia cường bằng
bản thép nâng tải trọng cầu Thanh Nguyên lên 7,5T.
- Sau khi so sánh hiệu quả gia cường, ưu nhược điểm của các
biện pháp gia cường kết hợp với đặc điểm thực tế tại địa phương,

tác giả đã đề xuất biện pháp dán bản thép để nâng cấp cầu Thanh
Nguyên.
Kiến nghị
- Việc đề xuất cắm biển tải trọng cầu Thanh Nguyên chỉ áp
dụng cho kết cấu nhịp. Do đó, cần thiết phải đánh giá năng lực
hiện trạng của kết cấu mố trụ; mặt cầu.
- Cần đo đạc thêm tác dụng động như đo hệ số xung kích
cũng như gia tốc, tần số dao động và chuyển vị động của kết cấu
nhịp và mố trụ để có bức tranh toàn cảnh về năng lực chịu tải của
cầu Thanh Nguyên nói trên.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Trung tâm Nghiên cứu Phát triển Giao thông Vận tải, Báo cáo
Tổng hợp Quy hoạch tổng thể phát triển Giao thông vận tải tỉnh
Trà Vinh đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030, Sở Giao
thông Vận tải tỉnh Trà Vinh.
[2]. Bộ GTVT (2005), 22TCN 272-05, Tiêu chuẩn thiết kế
cầu, Hà Nội.
[3]. Hoàng hương Hoa, han Duy Minh (2014), Nghiên cứu gia
cường dầm bê tông cốt thép bằng tấm vật liệu composite sợi
carbon”, Tạp chí Khoa học và công nghệ - Đại học Đà Nẵng, số
3(76), trang 28 - 31.
[4]. GS.TS. Hoàng hương Hoa – Khai thác, sửa chữa, gia cố
công trình cầu, NXB Xây Dựng.
[5]. Chỉ dẫn thi công, kiểm tra và nghiệm thu kết cấu tăng cường
bằng vật liệu FRP – Tyfo Fibrwrap system.
[6]. GS. TS. Lê Đình Tâm (2003), Cầu bê tông cốt thép trên
đường ô tô, tập 1,2, NXB. Xây dựng, Hà Nội.
[7]. GS. TS. Nguyễn Viết Trung (2008), Khai thác, kiểm định, gia

cố, sửa chữa cầu cống, Trường Đại học GTVT.
[8]. Nguyễn Trường Giang (2013), Hiệu quả sửa chữa cầu Sa Đéc
bằng phương pháp căng cáp dự ứng lực ngang kết hợp dán sợi
carbon tăng cường dầm chủ, Sở GTVT Đồng Tháp.
[9]. Nguyễn Trung Hiếu (2015), Nghiên cứu thực nghiệm về gia
cường sức kháng cắt cho dầm bê tông cốt thép bằng tấm sợi thủy
tinh”, Tạp chí Khoa học công nghệ Xây dựng, số 3, trang 01 - 09.
[10]. ThS. Vũ Văn Thành, Chỉ dẫn thi công, kiểm tra và nghiệm
thu kết cấu tăng cường bằng vật liệu FRP.
[11]. .