Nghiên cưú, ứng dụng phương pháp dự ứng lực ngoài để sửa chữa và nâng cấp kết cấu nhịp cầu bêtông cốt thép

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
------------ϥ-------------

OÁCH HỮU NGHĨA

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG
PHƯƠNG PHÁP DỰ ỨNG LỰC NGOÀI ĐỂ SỬA CHỮA VÀ
NÂNG CẤP KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

CHUYÊN NGÀNH : CẦU, TUYNEN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
KHÁC TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT
MÃ SỐ NGÀNH :

2.15.10

LN V¡N TH¹C SÜ
Ù

TP. HỒ CHÍ MINH, Thaùng 6/2004


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: OÁCH HỮU NGHĨA
Ngày tháng năm sinh: 17/4/1973

Chuyên ngành: Cầu, tuynen và các công trình
xây dựng khác trên đường ôtô và đường sắt
Khóa: 12 (K 2001)
I/. Tên đề tài:

Phái: Nam
Nơi sinh: Pleiku
Mã số ngành: 2.15.10
Mã số học viên: CA12-011

Nghiên cứu, ứng dụng phương pháp dự ứng lực ngoài (DƯL ngoài) để sửa chữa và
nâng cấp kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép.
II/. Nhiệm vụ và Nội dung
1)Nhiệm vụ :
Nghiên cứu nguyên lý làm việc và cấu tạo của cáp DƯL ngoài, những ảnh hưởng của cáp
ngoài đến nội lực kết cấu cũ.
2)Nội dung : Kết cấu đề tài gồm 5 chương
Giới thiệu chung
Chương 1 : Tổng quan về việc sử dụng cáp DƯL ngoài trong việc sửa chữa, nâng cấp
cầu.
Chương 2 : Nguyên lý làm việc và cấu tạo kết cấu BTDƯL ngoài tiết diện
Chương 3 : Nghiên cứu ảnh hưởng của cáp DƯL ngoài đến nội lực kết cấu cũ.
Chương 4 : Công nghệ thi công sửa chữa, nâng cấp cầu cũ bằng phương pháp DƯL ngoài.
Chương 5 : Kết luận và kiến nghị.
III/. Ngày giao nhiệm vụ: 15/3/2003
IV/. Ngày hoàn thành:
V/. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1:

TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY

VI/. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2: TS. BÙI ĐỨC TÂN
VII/. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1:
VIII/. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ PHẢN BIỆN 2:


CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2

CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1

CÁN BỘ PHẢN BIỆN 2

Nội dung và đề cương Luận văn Thạc Só Khoa Học Kỹ Thuật đã được thông qua Hội
đồng Chuyên ngành

Tp. HCM, ngày
PHÒNG QUẢN LÝ KH - SAU ĐẠI HỌC

tháng

năm 2004

CHỦ NHIỆM NGÀNH

TS. LÊ VĂN NAM


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Cán bộ hướng dẫn khoa học 1:

TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY

Cán bộ hướng dẫn khoa học 2 :

TS. BÙI ĐỨC TÂN

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc só được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC
BÁCH KHOA, NGÀY

THÁNG

NĂM 2004


GIỚI THIỆU CHUNG
1) Tính cần thiết của đề tài nghiên cứu :
Trên mạng lưới đường của nước ta hiện nay ngoài các cầu được xây dựng
trong những năm gần đây, còn lại phần lớn đã có quá trình sử dụng khá lâu. Trong
đó, nhiều cầu bê tông cốt thép (BTCT), bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL)
nằm trong ảnh hưởng của môi trường ăn mòn mạnh của vùng nhiệt đới , lại thiếu sự
duy tu và sửa chữa thường xuyên nên công trình đã có những biểu hiện hư hỏng và
xuống cấp nhanh chóng, không đảm bảo tải trọng khai thác lúc ban đầu. Qua khảo

sát đánh giá các dạng cầu BTCT, BTCT DƯL trong khu vực cho thấy :
• Các dầm BTCT xuất hiện nhiều vết nứt ngang tập trung ở vị trí giữa nhịp, tại
gần gối, bản mặt cầu bị bong bật, cốt thép dầm bị gỉ... Nhìn chung, các vết
nứt thường xuất hiện tại vùng bê tông chịu kéo do tác dụng của moment
ngoại lực.
• Các dầm BTCT DƯL lắp ghép tiết diện “T” thường bị nứt nẻ dọc theo khe
nối dầm, xuất hiện nhiều chổ nứt vỡ bê tông ở dầm chủ và dầm ngang, cáp
ngang trong dầm bị chùng, gỉ hoặc đứt... Việc giảm yếu dầm ngang làm cho
sự phân bố nội lực trong các dầm chủ tăng bất lợi khi chịu tác dụng của hoạt
tải
Vì vậy, việc nghiên cứu phương pháp sửa chữa, nâng cấp cầu BTCT cũ là
một việc làm cần thiết. Có nhiều phương pháp sửa chữa và nâng cấp cầu BTCT
như : Dán thêm bản thép ngoài, căng cáp DƯL ngoài... Trong đó, giải pháp DƯL
ngoài được xem như là một giải pháp hữu hiệu và được sử dụng khá phổ biến.
2) Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ DƯL ngoài
Ở nước ngoài, việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ DƯL ngoài có thể
được tóm tắt như sau :
• Trước năm 1958, có một số cầu được xây dựng bằng phương pháp DƯL
ngoài. Lúc đó cáp DƯL đặt ngoài tiết diện bê tông nhằm tránh mở rộng tiết
diện bê tông đủ để chứa đựng số lượng bó cáp quá nhiều trong các nhịp lớn
hoặc là khắc phục những khó khăn trong thi công luồn cáp vào các lỗ đặt
sẵn đối với công nghệ lắp hẫng các đốt hình hộp đúc sẵn hoặc là muốn giảm
mất mát ứng suất do căng kéo cáp.
• Năm 1958 vấn đề DƯL ngoài đặt ra tại hội nghị Quốc tế về kết cấu BTCT
và BTCTDƯL gọi tắt là FIB đã họp tại Berlin, nhưng còn nhiều vấn đề được
nêu lên và tranh cãi, nhất là vấn đề bảo vệ chống gỉ cho cáp cường độ cao
và đầu neo cáp. Sau đó, các viện nghiên cứu LCPC và SETRA ở Pháp cũng
bắt đầu nghiên cứu và thí nghiệm về DƯL ngoài.

• Năm 1966 Giáo sư GUYON đã cho ấn hành giáo trình “Các công trình bằng
bê tông DƯL” (Centre des Hautes de Etudes du Beton Arme et de Beton
Precontraint) goïi tắt là CHEBAP trong đó có đề cập đến vấn đề “Chống gỉ
cho cáp dự ứng lực ngoài và các đầu neo”.
• Sau đó, DƯL ngoài tiếp tục được áp dụng ở mức độ thăm dò. Các cơ quan
nghiên cứu, thiết kế, thi công đã quan tâm rút kinh nghiệm, nghiên cứu về
cấu tạo, nguyên lý làm việc đặc biệt là các biện pháp chống gỉ và đã áp
dụng các sợi thép inox cùng các ống bảo vệ cáp vào các công trình thực tế.
• Năm 1983, ở Pháp “Các quy tắc kỹ thuật về thiết kế, tính toán các công
trình và kết cấu BTDƯL theo phương pháp trạng thái giới hạn”, gọi tắt là
BPEL 83 được ấn hành và bắt buộc áp dụng từ ngày 31/12/1985. Qua quá
trình phát triển của kỹ thuật, của vật liệu và sự hiểu biết về các hiện tượng
vật lý, BPEL 83 được chỉnh sửa bổ sung và thay thế bằng PBEL 91. Quy
trình này đã đề cập đến các vấn đề liên quan đến DƯL ngoài như : Xác định
hệ số ma sát trong cáp ngoài, vùng tác dụng của lực tập trung nằm ở đầu
dầm, vùng lan tỏa ứng suất khi neo DƯL ngoài vào các dầm ngang...
Như vậy, kết cấu DƯL ngoài đã được chính thức được đưa vào quy trình, có
giá trị pháp lý áp dụng, được quản lý kỹ thuật thống nhất. Thêm vào đó, việc áp
dụng DƯL ngoài trong các công trình sửa chữa đã chứng tỏ những ưu việt của giải
pháp kết cấu này.
Tại Việt Nam, DƯL ngoài được áp dụng từ đầu những năm 1990 với những
chiếc cầu đầu tiên là cầu Niệm (1992), cầu Chữ Y (1993) và từ đó đến nay đã có
rất nhiều cầu lớn nhỏ được sửa chữa theo công nghệ này nhưng việc tính toán và
cấu tạo cáp DƯL ngoài và các cấu kiện liên quan chưa rõ ràng. Vì vậy, việc nghiên
cứu về nguyên lý làm việc và cấu tạo của cáp ngoài so với cáp DƯL trong tiết
diện, những ảnh hưởng cơ bản của cáp ngoài đến nội lực kết cấu cũ và các bộ cấ u
tạo cần phải được hoàn thiện.
3) Cơ sở nghiên cứu
Cơ sở khoa học để đạt được mục tiêu nghiên cứu là việc thu thập các số liệu
qua công tác khảo sát, đo đạc, kiểm định ở hiện trường và các lý thuyết tính toán

kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn cùng với các quy trình, quy phạm hiện
hành tại Việt Nam. Các nội dung chính sẽ tiến hành trong đề tài này gồm :
• Trình bày những điểm khác nhau cơ bản giữa cáp DƯL đặt ngoài tiết diện
và DƯL trong tiết diện
• Nghiên cứu những ả nh hưởng của việc đặt cáp DƯL ngoài (cáp ngang, cáp
dọc) đến nội lực kết cấu cũ.


LỜI CÁM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài này, tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến :
TS. Bùi Đức Tân, TS. Lê Thị Bích Thủy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi
hoàn thành luận văn này.
Các thầy cô trong bộ môn Cầu Đường, Khoa Xây Dựng đã truyền đạt cho tôi
rất nhiều kiến thức và kinh nghiệm trong quá trình học tập tại trường Đại Học Bách
Khoa.
Tôi cũng xin cám ơn các bạn đồng nghiệp trong cơ quan và các bạn học viên
lớp Cao Học Cầu Đường K12 đã động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều.
Xin chân thành cảm ơn.
Học viên Cao Học

OÁCH HỮU NGHÓA


SUMMARY OF THESIS
TITLE: STUDING APPLICATION EXTERNAL PRESTRESSING
METHOD TO REPAIR AND STRENGTHENING BY REREINFORCED
CONCRETE AND PRESTRESS CONCRETE GIRDER BRIDGES

ABSTRACT :
Investigation and evaluation many types of bridge by concrete beam,

prestressed concrete beam in Southern show : This beam had appeard many
bending and shearing crack in mid span of bridge, near bearing, steel rod are rust...
So, repair and strengthening of bridges has become a major problem for civil
engineers in the past few decades. To satisfy this problem, there are many methods
for repair and strengthening bridge girders such as Gluing steel plates, External
prestressing... Content of the thesis will concentrate studying application external
prestressing method to repair and strengthening by reinforced concrete and
prestress concrete girder bridges.
In foreign, the external presstressing had studied for corrosion protection pard
prestressing steel strand and end anchorage ; material external cable, including of
shesth and grouting agent, deviation saddle.
In Viet Nam, this method had applied for Niem bridge, Chu Y bridge and
many other bridge. Ho wever, principbe of work and design this method haven’t
clear. The major content of this subject includes :
-

The diffirence between prestressed concrete structure and exernal
prestressing structure.

-

The influence of prestressing steel strand and other component to
internal force existing bridge.


MUẽC LUẽC
- - -à ả - - GIễI THIEU CHUNG
LỜI CẢM ƠN
TÓM TẮT LUẬN VĂN
MỤC LỤC

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG CÁP DƯL NGOÀI TRONG
VIỆC SỬA CHỮA, NÂNG CẤP CẦU
Đề mục:

Trang

1.1)
1.2)

Khái quát về sự phát triển của cầu BTCT và BTCT DƯL
Các hư hỏng và nguyên nhân gây ra hư hỏng trong cầu BTCT,
BTCT DƯL

1
2

1.2.1)

Những biểu hiện hư hỏng của công trình BTCT và BTCT DƯL

2

1.2.1.1)

Xuất hiện vết nứt

2

1.2.1.2)

Vỡ bê tông

3

1.2.1.3)
1.2.2)

Khuyết tật bề mặt
Nguyên nhân gây hư hỏng trong các công trình bằng bê tông và bê tông
DƯL

4
5

1.2.2.1)

Do quá trình phá hủy của vật liệu

5

1.2.2.2)

Do những sai sót trong quá trình thi công

6

1.2.2.3)

Do những thiếu sót trong quá trình thiết kế

5

1.2.2.4)

Do quá trình sử dụng, duy tu không tốt

5

1.2.3)

Nhận xét

6

1.3)

Một số giải pháp sửa chữa, tăng cường dầm cầu BTCT, BTCT DƯL

6

1.3.1)

Các giải pháp sửa chữa, tăng cường độ cứng ngang cho kết cấu

6

1.3.1.1)

Đúc thêm bê tông bản mặt cầu

7

1.3.1.2)

Đúc thêm dầm ngang

8

1.3.1.3)

Tạo DƯL ngoài thay thế hệ thống cáp cũ theo phương ngang cầu

8

1.3.2)

Các giải pháp sửa chữa, tăng cường độ cứng cho dầm chủ

9

1.3.2.1)

Dán thêm bản thép ngoài

9

1.3.2.2)

Đặt thêm cốt thép DƯL ngoài theo phương dọc caàu

10


1.3.3)
1.4)

Nhận xét
Một số ví dụ về việc dùng DƯL ngoài trong sửa chữa, tăng cường
dầm BTCT, BTCT DƯL

11
11

1.4.1)

Thiết kế mở rộng, nâng cấp sửa chữa cầu Sài gòn

11

1.4.2)

Thiết kế sửa chữa, khôi phục tải trọng cầu Ba Hòn

12

1.4.3)

Thiết kế sửa chữa, nâng cấp cầu ĐồngNai Cứng

13

Kết luận

14

CHƯƠNG 2
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ CẤU TẠO KẾT CẤU BÊ TÔNG
DƯL NGOÀI TIẾT DIỆN
2.1)

Các thành phần cơ bản của DƯL ngoài

15

2.1.1)

Cáp DƯL ngoài

15

2.1.1.1)

Cáp gồm các tao thép bọc trong ống ghen có chứa mỡ chống gỉ

15

2.1.1.2)

Cốt thép DƯL ngoài tráng kẽm

16

2.1.1.3)

Cốt thép DƯL ngoài bằng thep không gỉ

2.1.2)

Ụ neo cáp

16
18

2.1.3)

Ống dẫn và phụ kiện

19

2.1.4)

Ụ chuyển hướng

19

2.1.5)

Hỗn hợp mỡ lấp lòng ống

20

2.2)

Nguyên lý làm việc của kết cấu BTDƯL ngoài tiết diện

20

2.2.1)

Nguyên lý tính toán

20

2.2.2)

Kiểm toán ứng suất kéo trong tiết diện cũ theo sự phát sinh vết nứt

21

2.2.3)

Nguy cơ mất ổn định hình dạng trong kết cấu DƯL ngoài

22

2.2.4)

Tính toán dao động cho cáp

22

2.2.5)

Xác định mất mát ứng suất

23

2.2.5.1)

Mất mát ứng suất tức thời

24

2.2.5.2)

Mất mát ứng suất theo thời gian

26

2.3)

Nguyên lý cấu tạo kết cấu BTDƯL ngoài tiết diện

27

2.3.1)

Cấu tạo ụ neo

27

2.3.2)

Cấu tạo ụ chuyển hướng

28

2.3.3)

Ống cứng gia cường cho ống dẫn nằm trong chuyển hướng

28

2.3.4)

Ụ đỡ cáp bổ sung

29


2.3.5)

Cấu tạo các chi tiết để đảm bảo an toàn cho người và công trình

30

2.3.6)

Bố trí bán kính cong nhỏ nhất của cáp

30

Kết luận

31

3.1)

CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁP NGOÀI ĐẾN NỘI LỰC
KẾT CẤU CŨ
Ảnh hưởng của cáp DƯL ngoài bố trí theo phương ngang đến nội lực
kết cấu cũ

32

3.1.1)

Tác dụng của việc đặt hệ cáp ngang vào kết cấu cũ

32

3.1.2)

Tiết diện dầm ngang

33

3.1.2.1)

Lực căng NT trong cáp DƯL ngoài

33

3.1.2.2)

Mất mất ứng suất trong cáp

34

3.1.2.3)

Ứng suất trong dầm ngang

34

3.1.2.4)

Ứng suất trong dầm chủ

36

3.1.3)
3.2)

Nhận xét
Ảnh hưởng của cáp DƯL ngoài bố trí theo phương ngang đến nội lực
kết cấu cũ

37
37

3.2.1)

Tác dụng của cáp ngoài đặt theo trục dầm vào kết cấu cũ

37

3.2.2)

Ảnh hưởng của hệ cáp dọc đến nội lực kết cấu cũ

37

3.2.2.1)

Moment do căng cáp sinh ra ở mỗi tiết diện của kết cấu

37

3.2.2.2)

Lực căng NT trong cáp và độ lệch tâm e

40

3.2.2.3)

Ảnh hưởng của cáp ngoài đến các bộ phận cấu tạo

43

3.3)

Ví dụ áp dụng

46

3.3.1)

Tính chi tiết liện kết bê tông ụ neo vào bê tông thành cấu kiện cũ

46

3.3.2)

Thiết kế sửa chữa, nâng cấp cầu Đồng Nai Cứng

49

3.3.3)

Thiết kế sửa chữa khôi phục tải trọng cầu Ba hòn
CHƯƠNG 4
CÔNG NGHỆ THI CÔNG SỬA CHỮA, NÂNG CẤP CẦU CŨ
BẰNG PHƯƠNG PHÁP DƯL NGOÀI
Trình tự thi công sửa chữa nâng cấp dầm BTDƯL căng trước lắp
ghép tiết diện”T” bằng DƯL ngang

57

4.1)

62

4.1.1)

Các bước thi công chính trong việc sửa chữa, nâng cấp dầm BTDƯL “T”

62

4.1.2)

Trình tự thi công và các yêu cầu kỹ thuật

62

4.1.2.1)

Thi công thay gối cầu

62

4.1.2.2)

Thi công liên keát ngang

63

4.1.2.3)
4.2)

Thi công thay khe co giãn
Trình tự thi công tăng cường liên kết ngang và dọc cầu theo phương
pháp DƯL ngoài
Các bước thi công chính trong việc sửa chữa, tăng cường liên kết ngang
và dọc cầu

65
66

4.2.2)

Trình tự thi công và các yêu cầu kỹ thuật

66

4.2.2.1)

Vệ sinh sửa chữa khuyết tật, tăng cường tiết diện, tạo nhám

66

4.2.2.2)

Khoan lỗ cáp ngang và dọc

67

4.2.2.3)

Bơm bê tông chân dầm ngang, ụ chuyển hướng

68

4.2.2.4)

Luồn ống ghen, bơm vữa xi măng vào ống ghen, luồn cáp ngang và dọc

69

4.2.2.5)

Căng kéo cáp, bơm vữa bảo vệ cáp

70

4.2.2.6)

Kích dầm thay gối, dịch chuyển nhịp biên của dầm liên tục, nối liên tục
CHƯƠNG 5
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

71
73

4.2.1)

1)
2)

PHỤ LỤC
Kết quả tính toán nội lực sửa chữa cầu BTCT DƯL bị đứt cáp liên kết
theo phương ngang
Kết quả tính toán nội lực (tăng cường và sửa chữa cầu cũ bằng phương
pháp DƯL ngoài _ căng dọc

66

Page
1
11


Trang 1

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG CÁP DƯL NGOÀI TRONG
VIỆC SỬA CHỮA NÂNG CẤP CẦU
M c ðích : Qua kh o sát th c t các cơng trình c u BTCT, BTCT D L b
h ng s ðánh giá l i nh ng bi u hi n h h ng và nguyên nhân gây h h
Qua ðó, s trình bày m t s gi i pháp s a ch a, nâng c p k t c u nh p ðã
s d ng, trong ðó ð c bi t chú tr ng hi u qu vi c s d ng gi i pháp s a ch
tãng c ng c u b ng cáp D L cãng ngoài ti t di n.

h
ng.
c

a,

1.1) KHÁI QUÁT VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CẦU BTCT VÀ BTCT DƯL
Trong mạng lưới giao thông ở nước ta vào cuối thế kỷ XIX, các cầu hầu
hết được xây dựng đều thuộc dạng cầu thép. Chiếc cầu bê tông đầu tiên đã được
xây dựng c ng vào cuối thế kỷ XIX. Trong thời gian đầu, do trọng lượng nặêng
và thi công khó khăn hơn cầu thép nên loại cầu này chưa được phát triển. Sau
đó, nhờ những tiến bộ về chất lượng vật liệu, kết cấu và công nghệ xây dựng
nên đã tạo điều kiện thuận lợi để phát triển nhanh cầu BTCT. Từ những năm 50,
sự ra đời của công nghệ DƯL đã tạo ra một cuộc cách mạng thực sự trong việc
xây dựng và nâng cấp cầu.
Ngày nay, theo đà phát triễn của khoa học, BTCT và BTCT DƯL là loại
vật liệu lý tưởng có khả năng cạnh tranh với thép trong lónh vực xây dựng nói
chung và trong xây dựng cầu nói riêng. Khả năng chịu lực của bê tông tuy có
thua kém thép nhưng bê tông lại có khả năng chịu mỏi tốt, biến dạng nhỏ, khả
năng tự bảo vệ trước các tác động của môi trường tốt hơn thép nên trong quá
trình khai thác chỉ sử dụng ít chi phí duy tu bảo dưỡng. Cầu được xây dựng bằng
bê tông có nhiều ưu việt về khả năng sử dụng như : giao thông êm thuận, tránh
được tiếng ồn, hình dạng kiến trúc đa dạng, đẹp mắt, công nghệ thi công hiện
đại, rẻ tiền, dễ bảo trì nên chắc chắn cầu bê tông và bê tông DƯL sẽ có triển
vọng phát triển rất lớn cùng với các công trình cầu sử dụng bằng các loại vật
liệu khác. Mặc khác, cùng với sự phát triễn của ngành vật liệu xây dựng Việt
Nam, đã chế tạo được các loại bê tông cường độ cao lên đến 80Mpa nên bê tông
càng có điều kiện để phát huy các hiệu quả ứng dụng của nó. Hiện nay với
khoảng 60.000 m dài, cầu bê tông chiếm khoảng 50% tổng số các loại cầu hiện
có ở nước ta. Đó là một con số có ý nghóa, nói lên vai trò to lớn của vật liệu và
kết cấu BTCT.
Tuy nhiên trong quá trình sử dụng hơn một thế kỷ được xây dựng ở Việt
Nam, các công trình cầu bằng BTCT và BTCT DƯL đã xuất hiện một số khuyết
Luận Văn Thạc Só

Chương 1


Trang 2

tật. Ngành cầu đường Việt Nam cũng đã thu thập được nhiều kinh nghiệm về
xây dựng và khai thác các công trình cầu. Các kết quả quan trắc và nghiên cứu
từ những công trình cầu BTCT đầu tiên đã được xây dựng từ cuối thế kỷ XIX, do
người Pháp thực hiện ở nước ta đến các các công trình BTCT và BTCT DƯL
hiện nay cho thấy các khuyết tật được bắt nguồn từ nhiều nguyên nhân khác
nhau.
1.2) CÁC HƯ HỎNG VÀ NGUYÊN NHÂN GÂY RA HƯ HỎNG TRONG
CẦU BTCT, BTCT DƯL
1.2.1) Những biểu hiện hư hỏng của công trình BTCT và BTDƯL
1.2.1.1) Xuất hiện vết nứt
Trong kết cấu BTCT, do bê tông là loại vật liệu có khả năng chịu nén tốt
và chịu kéo rất kém (cường độ chịu nén > 10 lần cường độ chịu kéo). Vì vậy, các
vết nứt thường xuất hiện ở vùng bê tông chịu kéo. Sự xuất hiện các vết nứt trong
kết cấu BTCT chưa hoàn toàn coi đó là sự hư hỏng, nhưng sự hiện hữu và hình
dạng của vết nứt cần được quan tâm chặt chẽ bởi vì đó chính là dấu hiệu dẫn
đến sự hư hỏng thực sự của công trình.
Đối với kết cấu BTCT, vết nứt xuất hiện là khá phổ biến và sự phá hoại
của không ít kết cấu BTCT đều bắt đầu từ vết nứt. Khi độ mở rộng vết nứt lớn,
chiều dài vết nứt gia tăng thì cần kiểm tra chi tiết, vì đó là biểu hiện của hư
hỏng. Hình dạng và vị trí xuất hiện vết nứt rất đa dạng phụ thuộc vào dạng công
trình và sự làm việc của cấu kiện. Hình I-1 thể hiện vết nứt chịu kéo trong bản
mặt cầu BTCT
Vết nứt
Bản mặt cầu

Dầm bản

Hình I-1

Dầm chủ

Đối với kết cấu BTDƯL, tất cả các vết
nứt đều cần phải đặc biệt lưu tâm và đánh
giá chính xác đểâ xác định nguyên nhân. Hình
dạng và vị trí xuất hiện vết nứt cũng rất đa
dạng, phụ thuộc vào nhiều nguyên nhân khác
nhau. Hình I-2 thể hiện các vết nứt tại đầu
dầm trong dầm BTDƯL

Vết nứt
Luận Văn Thạc Só

Hình I-2
Chương 1


Trang 3

Trong kết cấu nhịp cầu có nhiều dầm dọc BTDƯL, việc xuất hiện các vết
nứt dọc cầu trong các dầm làm giảm khả năng phân bố nội lực trong các dầm
dọc dẫn đến hệ quả các dầm dọc bị biến dạng không đều, bê tông ở khe nối có
chổ bị nứt, bị bong bật rời khỏi nơi liên kết. Đặc biệt, đối với các loại nhịp dầm
24,70m thường xuất hiện tình trạng các cáp ngang hậu áp bị gỉ hoặc bị đứt,
không làm việc nữa dẫn đến các khe co giãn bị hư hỏng, gối cao su lún không

đều và đã bị lão hóa, gối thép bị gỉ, sét " gây ảnh hưởng bất lợi đến khả năng
khai thác của công trình.

Vết nứt dọc theo
khe nối dầm

Hình I-3

Gối cao su bị vênh,
lún không đều

Hình I-4
1.2.1.2) Vỡ bê tông
Bê tông thường bị vỡ do va chạm cơ học, tầng bảo hộ không đủ dày, chất
lượng bê tông dầm không tốt. Vị trí vết vỡ đa phần tập trung gần vị trí gối và tại
các dầm ngang. Khi vỡ, nó không chỉ làm giảm tiết diện mà còn làm cho cốt
thép dễ bị ăn mòn. Cốt thép gỉ gây ra hiện tượng trương nở thể tích làm cho lớp
bê tông tách rời khỏi cốt thép, để lộ cốt thép ra ngoài môi trường tự nhiên. Khi
đó, độ dính bám giữa cốt thép và bê tông bị mất. Trong trường hợp cốt thép bị
Luận Văn Thạc Só

Chương 1


Trang 4

gãy đứt, gây biến dạng bất thường cho công trình, ảnh hưởng nghiêm trọng đến
khả năng khai thác của công trình.

Vết vỡ bê tông

trên dầm

Hình I-5
1.2.1.3) Khuyết tật bề mặt
Là các khuyết tật có thể quan sát được trên bề mặt kết cấu như rổ tổ ong.
Các khuyết tật bề mặt khác như : sự phân rả bề mặt, nhũ đá, các vết nứt, vết ố,
vết nở hoa… cũng thường xuất hiện trong kết cấu BTCT do ảnh hưởng của môi
trường xâm thực, là m giảm khả năng khai thác của công trình.
1.2.2) Nguyên nhân gây hư hỏng trong các công trình bằng bê tông và bê tông
DƯL
Các hư hỏng trên xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác nhau. Đối với các
công trình cầu dầm BTCT, BTDƯL có thể được chia thành 4 nhóm chính như
sau:
1.2.2.1) Do quá trình phá hủy của vật liệu
Trước đây, người ta vẫn coi các công trình bằng BTCT là vónh cữu, không
cần thiết sự bảo dưỡng và theo dõi thường xuyên liên tục như các công trình
bằng thép. Tuy nhiên từ những kết quả quan trắc và nghiên cứu cho thấy BTCT
là loại vật liệu có sự tiến hóa theo thời gian và rất nhạy cảm với các điều kiện
môi trường. Dưới tác động bất lợi của môi trường (điều kiện khí hậu nóng ẩm, sự
thay đổi quá lớn của gradian nhiệt, nồng độ các gốc ion tự do Cl, SO4, tia tử
ngoại…), cả hai loại bê tông và cốt thép dễ bị suy thoái theo thời gian. Những sự
suy yếu về chất lượng của bê tông và cốt thép gây ra các hư hỏng có thể tóm tắt
như sau :

Luận Văn Thạc Só

Chương 1


Trang 5

− Bê tông bề mặt mất dần tính kiềm dưới ảnh hưởng của khí CO2 làm gỉ cốt
thép.
− Bê tông bị thấm nước , cường độ bê tông sẽ dần bị suy giảm và bê tông sẽ
bị hư hỏng, mất khả năng chịu lực.
− Bề mặt bê tông bị mài mòn do tác động cơ học như nước chảy hay sóng
vỗ làm mặt cắt của cấu kiện sẽ bị giảm dần.
− Bê tông gặp môi trường nhiệt độ cao vì hỏa hoạn, sẽ gây ra nội ứng suất
do chênh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài cấu kiện làm phát sinh vết
nứt, bê tông bị bong, bị tróc mảng.
− Gỉ cốt thép trong môi trường xâm thực mạnh, gây ăn mòn bê tông
− Gỉ cốt thép do oxy hóa bề mặt bê tông làm tăng thể tích cốt thép (khoảng
7 lần) làm bong tróc bê tông.
− Ứng suất kéo trong bê tông vượt quá giới hạn chịu kéo của vật liệu.
1.2.2.2) Do những sai sót trong quá trình thi công
Khi thi công không đảm bảo chất lượng như : lớp bê tông bảo vệ cốt thép
không đảm bảo, cốt thép đặt sai vị trí, ván khuôn lắp đặt không hoàn chỉnh, trộn
và đúc cấu kiện bê tông, quá trình căng kéo cốt thép DƯL bị sai sót, quá trình
bảo dưỡng bê tông không đảm bảo yêu cầu, những khuyết điểm trên bề mặt bê
tông, những vết nứt và sự tróc mãng bê tông … đều ảnh hưởng đến chất lượng
của kết cấu và là nguyên nhân chính làm suy giảm độ cứng và tiết diện ngang
của kết cấu. Mặt khác do phương pháp tạo hệ cáp liên kết ngang ở mặt cầu làm
cho việc thi công khe nối khó khăn, khó đảm bảo chất lượng và không tạo đủ
DƯL ngang.
1.2.2.3) Do những thiếu sót trong quá trình thiết kế
Việc cung cấp các số liệu thiếu xác thực về địa hình, địa chất, khí hậu,
thủy văn ; Sự phân tích về kết cấu sai nguyên lý, sơ đô tính ... là các thiếu sót
dẫn đến các kết quả xác định không phù hợp. Tuy nhiên, đôi khi những hư hỏng
vẫn xuất hiện vì thiếu hụt về cốt thép như cốt thép ngang và cốt thép cấu tạo
không dựa trên cơ sở tính toán.

1.2.2.4) Do quá trình sử dụng, duy tu không tốt
Sự đầu tư trong quá trình duy tu bảo dưỡng chưa đáp ứng đầy đủ yêu cầu
sử dụng. Bên cạnh đó, nhu cầu về vận tải hàng hóa, trang thiết bị máy móc,
trọng tải phương tiện giao thông ngày càng lớn, l u lượng xe ngà y cà ng gia tãng

Luận Văn Thạc Só

Chương 1


Trang 6

làm cho nội lực phát sinh trong kết cấu vượt quá khả năng chịu của vật liệu
BTCT. Vì vậy, nếu được theo dõi và quản lý về tải trọng khai thác chặt chẽ, duy
tu bảo dưỡng thường xuyên, chúng ta có thể loại trừ hoặc ngăn chặn được sự hư
hỏng của công trình BTCT, do đó tăng được tuổi thọ của công trình.
1.2.3) Nhận xét
Việc xuất hiện các vết nứt, vỡ bê tông, các khuyết tật bề mặt... trong các
dầm BTCT, BTCT DƯL làm cho công trình xuống cấp nhanh chóng, ảnh hưởng
đến tuổi thọ và khả năng khai thác của cầu. Những sự hư hỏng này cần sớm phát
hiện và đánh giá đúng nguyên nhân để có biện pháp sửa chữa thích hợp.
Trong khuôn khổ luận văn này, chỉ tập trung giải quyết các dạng hư hỏng
có thể dùng hệ cáp ngang tăng cường như : Cáp ngang bị gỉ hoặc đứt, bề mặt dầm
bị nứt vỡ nhẹ, chất lượng thi công tại vị trí neo cáp DƯL không tốt làm xuất hiện
các vết nứt dọc theo khe nối dầm. Dưới tác động xâm thực của môi trường cộng
với sự gia tăng lưu lượng, tải trọng xe cộ thì các dầm cầu không đảm bảo khả
năng chịu lực. Khi đó, có thể dùng hệ cáp ngoài đặt dọc gia cường. Đối với các
dầm bị hư hỏng quá nặng, độ cứng của dầm quá yếu, không thể sử dụng giải pháp
DƯL ngoài để gia cường vì khi đó có thể gây nguy hại cho kết cấu nhịp cầu.
1.3) MỘT SỐ GIẢI PHÁP SỬA CHỮA, TĂNG CƯỜNG DẦM CẦU BTCT,

BTCT DƯL
Hiện nay, trên thế giới và ở Việt Nam ta đã có nhiều phương pháp sửa
chữa, tăng cường dầm BTCT, BTCTDƯL như : Dán thêm bản thép ngoài, căng
cáp DƯL ngoài... Tuy nhiên, mỗi giải pháp đều có những ưu và nhược điểm
riêng của nó. Phần này sẽ giới thiệu các giải pháp sửa chữa, tăng cường độ cứng
ngang cho kết cấu nhịp và tăng cường độ cứng cho dầm chủ, trong đó có giải
pháp căng cáp DƯL ngoài theo phương ngang và phương dọc cầu.
1.3.1) Các giải pháp sửa chữa, tăng cường độ cứng ngang cho kết cấu nhịp
Sau 1 thời gian khai thác, dưới tác động xâm thực của môi trường và việc
thi công cáp liên kết ngang không phù hợp làm cho các cáp liên kết ngang căng
sau trong kết cấu nhịp dầm BTTA thường bị chùng, gỉ hoặc đứt. Khi đó, độ cứng
ngang cầu giảm làm cho sự phân bố nội lực trong các dầm chủ tăng bất lợi khi
chịu tác dụng của hoạt tải và sẽ xuất hiện ứng suất kéo trong vùng bê tông chịu
kéo. Điều này sẽ gây nguy hiểm cho kết cấu ảnh hưởng đến khả năng khai thác
của cầu. Vì vậy, cần phải khôi phục lại hệ liên kết ngang cho kết cấu nhịp. Ở
các tỉnh phía Nam đã sử dụng các giải pháp sau đây để sửa chữa, tăng cường độ
cứng ngang cho kết cấu nhịp.

Luận Văn Thạc Só

Chương 1


Trang 7

1.3.1.1) Đúc thêm bê tông bản mặt cầu

Hình I-6
Những sai sót trong quá trình thi công và sự duy tu bảo dưỡng không tốt
đã làm xuất hiện các vết nứt dọc theo khe nối dọc giữa các dầm BTCT lắp ghép.

Khi đó, các cáp liên kết ngang bị đứt, kết cấu nhịp mất khả năng làm việc toàn
khối và các dầm chịu lực riêng rẽ khi có hoạt tải. Lớp bê tông nhựa trên mặt cầu
bị nứt, nước theo đó rò rỉ vào dầm ảnh hưởng đến khả năng khai thác lâu dài của
cầu. Khi đó, cầu được sửa chữa, tăng cường bằng cách bóc bỏ lớp bê tông nhựa
của mặt cầu hiện hữu và thay bằng lớp BTCT bản mặt cầu mới, cốt thép bản
mặt cầu được liên kết vào cánh dầm để tạo tính liền khối giữa bản bê tông cũ và
bản bê tông mới. Chiều dày bản và số lượng cốt thép phụ thuộc vào tiết diện
dầm, tải trọng xe trên cầu…
Ưu điểm của việc đúc thêm lớp bê tông trên bản mặt cầu là làm cho độ
cứng của bản tăng lên ⇒ Độ cứng theo phương ngang của kết cấu nhịp được
tăng thêm, sự phân bố áp lực lên các dầm đều hơn, bù lại các cáp liên kết ngang
bị đứt.
Nhược điểm của giải pháp này là nội lực do tónh tải của dầm chủ và mố
trụ tăng lên vì phần trọng lượng bê tông mặt cầu mới đúc thêm.
Về mặt thi công, giải pháp này được thi công đơn giản. Do thi công trên ½
bề rộng cầu để đảm bảo giao thông liên tục nên thường xuất hiện các vết nứt do
khe nối giáp giữa 2 nửa bề rộng cầu cũng dễ gây ách tách giao thông khi cầu
nằm trên những trục đường có lưu lượng xe lưu thông lớn.

Luận Văn Thạc Só

Chương 1


Trang 8

Giải pháp này được dùng từ 1995 trở về trước khi chưa có tiếp thu được
công nghệ DƯL ngoài. Đến nay, do có những nhược điểm nêu trên nên hầu như
không dùng nữa.
1.3.1.2) Đúc thêm dầm ngang

Hình I-7
Với những nhịp cầu BTCT lắp ghép có khẩu độ nhỏ, khi các sợi cáp
ngang căng sau hiện hữu trên kết cấu nhịp cầu đã bị đứt hoặc chùng, liên kết
ngang của kết cấu nhịp bị giảm yếu, làm xuất hiện nhiều vết nứt dọc theo khe
nối các dầm làm cho các dầm chủ BTCT DƯL làm việc một cách độc lập với
nhau. Khi đó, kết cấu nhịp nên được tăng cường độ cứng ngang bằng cách tạo
thêm các dầm ngang mới và bổ sung các sợi cáp dự ứng lực hậu áp tại các dầm
ngang đầu nhịp.
Ưu điểm của giải pháp này là độ cứng ngang của kết cấu nhịp được tăng
cường, góp phần phân bố tải trọng tác lên các dầm chủ, giảm tải trọng cho dầm
dưới bánh xe và đã được dùng để tăng cường cho các cầu có nhịp L = 18,6m và
12,5m, vì các dầm này chỉ có dầm ngang ở giữa và hai đầu gối, không có dầm
ngang ở ¼ khẩu độ dầm.
1.3.1.3) Tạo DƯL ngoài thay thế hệ thống cáp cũ theo phương ngang cầu

Hình I-8

Luận Văn Thạc Só

Chương 1


Trang 9

Khi các dầøm chủ còn tương đối tốt, các cáp ngang căng sau trên kết cấu
nhịp bị gỉ, sét làm ảnh hưởng đến khả năng khai thác của cầu. Khi đó, việc sửa
chữa, tăng cường cầu được thực hiện bằng cách thay thế các sợi cáp ngang cũ
nằm trong bản mặt cầu bằng cách làm các bó cáp DƯL ngoài đặt 2 bên dầm
ngang.

Giải pháp này có ưu điểm là tónh tải gia tăng không đáng kể, tăng được
tính liền khối của kết cấu nhịp và việc phân bố hoạt tải vào các dầm chủ đồng
đều hơn, gần như không hạn chế giao thông trên cầu.
Để nâng cao được khả năng chịu lực của dầm nhờ phát huy tác dụng của
mạng dầm, đòi hỏi giải pháp này phải thi công với độ chính xác cao,
Đây là giải pháp được dùng tương đối nhiều ở các tỉnh phía Nam. Trong
khuôn khổ luận văn sẽõ trình bày nguyên lý làm việc, cấu tạo các bộ phận liên
quan đến DƯL ngoài theo phương ngang để khôi phục độ cứng ngang đã bị giảm
yếu trong việc thiết kế sửa chữa, khôi phục tải trọng Cầu Đồng Nai Cứng.
1.3.2) Các giải pháp sửa chữa, tăng cường độ cứng cho dầm chủ
Khi lưu lượng, tải trọng xe gia tăng, các dầm chủ không còn đủ khả năng
chịu lực và làm xuất hiện ứng suất kéo lớn quá giới hạn ở vùng bê tông chịu kéo
gây ảnh hưởng bất lợi cho công trình. Lúc đó, các giải pháp tăng cường sau đây
có thể được áp dụng :
1.3.2.1) Dán thêm bản thép ngoài

Hình I-9
Nhằm khôi phục và nâng cao khả năng chịu tải về cường độ trong kết cấu
BTCT, người ta có thể dùng thép bản dán vào phía ngoài mặt chịu kéo của kết
cấu bêtông. Nguyên tắc của phương pháp dán thêm bản thép ngoài là phải đảm
bảo thép dán vào cùng làm việc như một bộ phận của kết cấu chịu kéo. Người ta
dùng nhựa epoxy cho thêm một lượng thích hợp chất cô đặc, chất tăng độ dẻo,
độâ bám dính để dán bản thép này vào dầm hiện hữu. Giải pháp này được sử
dụng khá phổ biến ở Nhật, Anh, Trung Quốc...
Bản thép và bề mặt bê tông dầm được bôi keo dán. Sau đó, bản thép được
áp vào bê tông và dùng kích, tăng đơ hoặc các gông để tạo lực ép dàn đều keo
và làm cho bản thép áp sát vào bề mặt bê tông. Lực ép cần thiết phụ thuộc vào
Luận Văn Thạc Só

Chương 1

Trang 10

chiều rộng bản thép dán. Song song với việc dán, ta phải bắt liên kết bu lông
neo với bản thép. Trong quá trình thi công, tránh mọi rung động xảy ra.
Giải pháp này có ưu điểm là công nghệ đơn giản, vật liệu có sẵn, không
đòi hỏi thiết bị phức tạp, thời gian thi công nhanh, giá thành rẻ. Bản thép dính
vào bê tông có chiều dày nhỏ, hầu như không làm gia tăng kích thước mặt cắt và
trọng lượng được gia cố, Việc dán bản thép có thể nâng cao tính chống nứt của
cấu kiện, ngăn chặn vết nứt phát triển, nâng cao khả năng chịu tải của kết cấu.
Nhược điểm là hiệu quả của giải pháp phụ thuộc vào chất lượng keo dán,
bản thép dán thường có hiện tượng ứng suất giảm dần, sự cùng làm việc giữa kết
cấu BTCT cũ với bản thép dán giảm sau một thời gian khai thác và ứng suất cắt
2 đầu làm cho bản thép thường bị bong bật ra khỏi mặt bê tông. Vì vậ y, công
nghệ thi công dán bản thép cũng cần được nghiên cứu để hoàn thiện .
1.3.2.2) Đặt thêm cốt thép DƯL ngoài theo phương dọc cầu

Hình I-10
Khi khả năng chịu tải (moment) của dầm chủ không đủ thì phương pháp
sửa chữa tăng cường bằng cách đặt thêm cốt thép DƯL bên ngoài tiết diện dầm
bê tông có thể được sử dụng. Cốt thép DƯL đặt dọc dầm tạo nên moment ngược
chiều chống lại moment do hoạt tải + tónh tải gây ra. Phương pháp này còn có
khả năng làm liên tục hóa các nhịp cầu giản đơn, thay đổi mô hình kết cấu nhịp
từ các nhịp dầm giản đơn thành nhịp dầm liên tục.
Ưu điểm của giải pháp này là làm tăng khả năng chịu tải cho công trình,
tải trọng gia tăng không đáng kể, giá thành rẻ hơn nhiều khi phải xây dựng một
công trình mới. Bên cạnh đó, việc lưu thông trên cầu vẫn đảm bảo liên tục.
Giải pháp này cần phải bố trí một số chi tiết như ụ neo, ụ chuyển hướng.
Về mặt thi công, đòi hỏi máy móc thiết bị chuyên dùng, có độ chính xác, công

nhân có tay nghề.
Các dạng sửa chữa cầu theo phương pháp DƯL ngoài gồm :
− Dùng cáp DƯL theo phương dọc để sửa chữa, gia cường cho các dầm chủ.

Luận Văn Thạc Só

Chương 1


Trang 11

− Dùng cáp DƯL theo phương dọc để sửa chữa, gia cường kết hợp với liên
tục hóa các dầm giản đơn thành dầm liên tục.
− Dùng cáp DƯL ngoài căng theo phương ngang để khôi phục lại hệ liên
kết ngang giữa các phiến dầm với nhau.
− Dùng cáp DƯL ngoài căng ngang kết hợp với các dầm biên để mở rộng
cầu.
1.3.3) Nhận xét
Có nhiều giải pháp sửa chữa, tăng cường các cầu cũ BTCT, BTDƯL. Tùy
theo mức độ hư hỏng mà có những giải pháp khác nhau. Tuy nhiên, trong các giải
pháp trên, có thể nói giải pháp căng cáp DƯL ngoài có phạm vi ứng dụng tương
đối rộng rãi. Đối với cầu đang khai thác sửa chữa thì giải pháp này có ưu điểm
trong việc sửa chữa các vết nứt, tăng cường moment chịu lực theo phương dọc và
moment chịu lực theo phương ngang cũng như mở rộng mặt cầu và tăng cường độ
cứng ngang của hệ dầm mà không làm gián đoạn giao thông trên và dưới cầu..
1.4) MỘT SỐ VÍ DỤ VỀ VIỆC DÙNG DƯL NGOÀI TRONG SỬA CHỮA,
TĂNG CƯỜNG DẦM BTCT, BTCT DƯL
Kết cấu BTDƯL ngoài là các kết cấu BTCT được tạo ứng lực trước bằng
các bó thép (cáp) cường độ cao đặt ngoài tiết diện bê tông tại vùng chịu ứng
suất kéo. Đây là một tiến bộ kỹ thuật ra đời sau khi kết cấu BTDƯL cổ điển đã

phổ biến. Sau 1 quá trình nghiên cứu lý thuyết và tích lũy kinh nghiệm, DƯL
ngoài đã được áp dụng cho cả kết cấu nhịp cầu làm mới cũng như cho sửa chữa,
nâng cấp các nhịp cầu cũ đang khai thác. Trong sửa chữa cầu cũ, DƯL ngoài tỏ
ra có hiệu quả kinh tế rõ rệt. Có thể kể đến các đến các công trình tiêu biểu sau
:
1.4.1) Thiết kế mở rộng, nâng cấp sửa chữa cầu Sài gòn
Đây là cây cầu điển hình về công tác sửa chữa, tăng cường theo công
nghệ này, cầu nằm ở phía Đông Bắc Thành phố Hồ Chí Minh, bắc qua sông Sài
gòn, nối cửa ngõ phía Bắc thành phố với Quốc lộ 1, hiện là trục chính nối liền
Nam – Bắc nước Việt Nam. Công tác gia cường cầu dẫn đã áp dụng giải pháp
công, nghệ DƯL ngoài, trong đó các cáp DƯL ngoài đặt ngoài tiết diện bê tông
dầm. Việc gia cường bằng DƯL ngang đã khắc phục khiếm khuyết của đồ án cũ
về độ cứng theo phương ngang, tăng cường liên kết các phiến dầm theo chiều
ngang đã suy giảm do các cáp ngang cũ bị đứt từng phần cũng như chịu thêm tác
động uốn ngang do mở rộng mặt cầu xe chạy về hai bên thượng lưu và hạ lưu.
DƯL theo phương dọc tăng cường sức chịu lực cho dầm chủ để đáp ứng với sự
Luận Văn Thạc Só

Chương 1


Trang 12

gia tăng về tải trọng tónh cũng như tải trọng động. Giải pháp gia cường bằng
DƯL ngoài theo phương dọc còn được hổ trợ bằng biện pháp liên tục hóa, thay
đổi mô hình các nhịp dẫ n giản đơn thành nhịp liên tục (5 nhịp hoặc 4 nhịp).
Trong dầm liên tục, momen uốn giữa nhịp được triết giảm và momen uốn trong
dầm trên gối mới phát sinh được cân bằng bởi DƯL ngoài đi theo tuyến gấp
khúc từ dưới lên.
Trước khi sửa chữa, các dầm cầu dẫn được thiết kế theo tải trọng HS20

không đáp ứng được lưu lượng và tải trọng xe hiện tại.
Sau khi sửa chữa, cầu đã được mở rộng, nâng cấp đáp ứng được đoàn xe
H30 theo tải trọng của quy phạm Việt Nam.

Hình I-11 (hình minh h a vi c sửa chữa, nâng cấp, mở rộng cầu Sài gòn)
1.4.2) Thiết kế sửa chữa, khôi phục tải trọng cầu Ba Hòn

Luận Văn Thạc Só

Chương 1


Trang 13

Trụ, gối

Trụ, gối

Hình I-12 (hình bố trí DƯL ngoài theo phương dọc cầu (liên tục 3 nhịp 5-6-7)
trong thiết kế, sửa chữa cầu Ba Hòn)
Cầu qua kênh Ba Hòn nối liền giữa Công ty Ximăng Hà Tiên 2 - Kiên
Giang và Quốc Lộ 80, cầu được người Pháp xây dựng năm 1963, dài 185.63m
gồm : Consol 2m + 3x16.8m + 22m ( Consol 2m + nhòp treo 18m + Consol 2m )
+ 3x 16.8m +12.57m + 3x16.75m +Consol 2m với kết cấu nhịp là kết cấu BTCT
toàn khối, khổ cầu 6m + 2 x 1.0m. Trong đó nhịp thông thuyền chính qua kênh
Ba Hòn dài 22m, 4 nhịp 8, 9, 10 và 11 (12.57 + 3x16.75m) nằm trên đường cong
bán kính 60m . 7 nhịp ( từ nhịp 1 đến nhịp 7 ) xiên 60 0 so với tim cầu. Biển cấm
tải trọng qua cầu là xe15T.
Năm 1998, cầu được kiểm định thử tải, kết quả thử tải cho thấy :
• Các dầm chủ xuất hiện nhiều vết nứt ngang tập trung ở vị trí giữa

nhịp tại vùng bê tông chịu ứng suất kéo.
• Bê tông hệ mặt cầu cũng như mố trụ bị bong bật, cốt thép bị gỉ và
lòi ở nhiều vị trí.
• Cường độ bê tông của dầm chủ đạt mác bê tông 250.
• Ứng suất bê tông trong các dầm chủ ở thớ dưới, cốt thép đạt tới
trạng thái giới hạn cho phép.
Để tránh xuống cấp do nhưng hư hỏng gây ra, cầu đã được sửa chữa bằng
giải pháp DƯL ngoài với từng cặp bó cáp căng dọc theo các dầm chủ. Tại các
nhịp nằm trên đường thẳng, các nhịp được liên tục hóa từng liên 3 nhịp (nhịp 1,
2, 3 và 5, 6, 7), các nhịp còn lại do nằm trên đường cong nên được căng dọc từng
nhịp 1 để thuận tiện cho công tác thi công khoan và luồn cáp DƯL. Hiện nay,
cầu đã khôi phục lại tải trọng thiết kế ban đầu là 2 làn xe 20 Tấn và vẫn đang
khai thác tốt.
Luận Văn Thạc Só

Chương 1