Đánh giá năng lực chịu tải và đề xuất giải pháp sửa chữa cầu phú lệ km2+5, thị xã quảng trị
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.89 MB, 84 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
NGUYỄN ĐỨC QUANG
ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SỬA CHỮA CẦU PHÚ LỆ KM2+5, THỊ XÃ QUẢNG TRỊ
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG
Đà Nẵng, năm 2019
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
NGUYỄN ĐỨC QUANG
ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SỬA CHỮA CẦU PHÚ LỆ KM2+5, THỊ XÃ QUẢNG TRỊ
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thơng
Mã số: 85.80.205
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học: TS. HOÀNG TRỌNG LÂM
Đà Nẵng, năm 2019
i
LỜI CẢM ƠN
Học viên xin chân thành cảm ơn Thầy giáo TS. Hồng Trọng Lâm đã tận tình
hướng dẫn - chỉ bảo trong quá trình làm luận văn.
Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, tập thể cán bộ, giảng viên Khoa Xây dựng
Cầu đường, Phòng KH, SĐH & HTQT Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng,
Ban đào tạo Sau đại học - Đại học Đà Nẵng, cùng gia đình, bạn bè đã động viên và tạo
điều kiện cho học viên trong thời gian học cao học và hoàn thành luận văn tốt nghiệp
này.
Với thời gian nghiên cứu và năng lực bản thân còn hạn chế, luận văn chắc chắn
khơng tránh khỏi những thiếu sót, tồn tại. Học viên rất mong nhận được những ý kiến
đóng góp từ phía các thầy cơ và bạn bè đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.
Trân trọng cảm ơn !
ii
LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi.
Các số liệu, kết quả tính tốn nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng
được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn
Nguyễn Đức Quang
iii
ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SỬA CHỮA
CẦU PHÚ LỆ - KM2+5, THỊ XÃ QUẢNG TRỊ
Học viên: Nguyễn Đức Quang
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Giao thơng.
Mã số: 85.80.205 Khóa: K36 Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng.
Tóm tắt: Đánh giá năng lực chịu tải của cầu Phú Lệ tại Km2+5 trên tuyến đường Phú Lệ thuộc
xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã Hải Phú, huyện Hải Lăng và đề xuất giải pháp sửa chữa là áp dụng
các phương pháp đánh giá cầu để xác định các nguyên nhân hư hỏng, năng lực chịu tải thực tế của
cầu; nhu cầu vận chuyển hàng hố, từ đó có giải pháp sửa chữa. Đồng thời đánh giá lại việc cắm biển
tải trọng cầu tại thời điểm khảo sát so với QCVN 41:2016/BGTVT của Bộ Giao thông vận tải để các
loại xe có số lượng trục khác nhau, có tải trọng khác nhau có thể hợp pháp qua cầu mà khơng gây
nguy hiểm cho kết cấu. Trong nội dung luận văn tác giả chọn 01 cầu dầm thép trên đường Phú Lệ để
tiến hành thực nghiệm và đánh giá năng lực chịu tải của cầu. Áp dụng phương pháp đánh giá cầu theo
tiêu chuẩn AASSHTO, từ kết quả tính tốn đề xuất cắm biển tải trọng hợp pháp cho cầu chọn đánh giá,
đảm bảo phục vụ tốt cho việc vận chuyển hàng hố và an tồn cho cơng trình cầu..
Từ khóa: Đánh giá, năng lực chịu tải, giải pháp sửa chữa cầu.
EVALUATION OF THE LOAD CAPACITY AND PROPOSED THE REPAIR
SOLUTION FOR PHU LE BRIDGE - KM2 + 5, QUANG TRI COMMUNE
Practitioner: Nguyen Duc Quang
Major: Civil Engineering.
Code: 85.80.205 Course: K36 Polytechnic University - Danang University.
Summary: Assessing the load capacity of Phu Le bridge at Km2 + 5 on Phu Le route of Hai Le
commune, Quang Tri town and Hai Phu commune, Hai Lang district and proposing the repair solution
to apply the method of bridge evaluation to identify the causes of failure, the actual load capacity of
the bridge; demand for goods transportation, from which there is a fix solution. At the same time,
reassessment of the bridge load plate at the time of the survey compared to QCVN 41: 2016 / BGTVT
of the Ministry of Transport so that vehicles with different axes and loads can be legal. cross bridges
without endangering the structure. In the thesis content, the author chooses 01 steel girder bridge on
Phu Le street to conduct experiments and evaluate the load bearing capacity of the bridge. Applying
the evaluation method of bridge according to AASSHTO standard, from the results of calculation,
proposing the legal loading of the plate for the bridge to select the assessment, ensuring good service
for transporting goods and safety for the bridge construction.
Keywords: Evaluation, load capacity, bridge repair solution.
iv
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................i
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... ii
TÓM TẮT ................................................................................................................... iii
MỤC LỤC .....................................................................................................................iv
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................... viii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................1
4. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................1
5. Bố cục luận văn .....................................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG GIAO THÔNG KHU VỰC THỊ XÃ
QUẢNG TRỊ ..................................................................................................................3
1.1. Sơ lược về tình hình kinh tế - xã hội xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã Hải Phú,
huyện Hải Lăng ...............................................................................................................3
1.2. Hiện trạng mạng lưới giao thông khu vực thị xã (trong đó nhấn mạnh khu vực
xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã Hải Phú, huyện Hải Lăng) ........................................3
1.3. Hiện trạng cầu Phú Lệ tại Km2+5 ............................................................................4
1.3.1. Vị trí xây dựng ................................................................................................ 4
1.3.2. Quy mơ cơng trình ..........................................................................................5
1.3.3. Đánh giá sơ bộ hiện trạng ...............................................................................7
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 .............................................................................................. 12
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI ...........13
2.1. Cơ sở pháp lý đánh giá năng lực chịu tải cơng trình cầu .......................................13
2.2. Cơ sở lý thuyết xác định năng lực chịu tải ............................................................. 13
2.2.1. Các phương pháp thử tải cầu .......................................................................13
2.2.2. Các phương pháp đánh giá cầu ....................................................................15
2.2.3. Đánh giá cầu theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng .................................15
2.2.4. Quy trình đánh giá tải trọng theo phương pháp đánh giá hệ số tải trọng và
hệ số sức kháng .............................................................................................................17
2.2.5. Tính toán khả năng chịu tải C .......................................................................19
2.2.6. Hiệu ứng tải trọng ........................................................................................20
2.3. Xác định sức chịu tải bằng phương pháp lý thuyết ................................................21
v
2.3.1. Đặc trưng vật liệu, tiết diện ...........................................................................21
2.3.2. Đặc trưng hình học mặt cắt đoạn giữa dầm ..................................................23
2.3.3. Sức kháng uốn dương - Trạng thái giới hạn cường độ .................................29
2.3.4. Xác định trục trung hịa dẻo Yp và mơmen dẻo Mp ......................................31
2.3.5. Mômen chảy..................................................................................................36
2.3.6. Sức kháng uốn dương của mặt cắt liên hợp đặc chắc ...................................38
2.3.7. Tính tốn nội lực ........................................................................................... 40
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .............................................................................................. 40
CHƯƠNG 3. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CẦU PHÚ LỆ TẠI KM2+5 BẰNG
THỰC NGHIỆM VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO, SỬA CHỮA ................41
3.1. Trình tự và khối lượng thực hiện ............................................................................41
3.1.1. Thị sát cơng trình, đo vẽ hiện trạng cầu cũ ...................................................41
3.1.2. Cơng tác trước khi đặt tải ..............................................................................41
3.1.3. Công tác thử tải tĩnh ......................................................................................41
3.1.4. Công tác thử tải động ....................................................................................44
3.2. Số liệu hiện trường .................................................................................................44
3.2.1. Xác định cường độ bê tông ...........................................................................44
3.2.2. Kết quả thử tải ............................................................................................... 44
3.3. Kết quả phân tích ....................................................................................................54
3.3.1. Thử tải tĩnh ....................................................................................................54
3.3.2. Thử tải trọng động ........................................................................................56
3.4. Đề xuất tải trọng khai thác......................................................................................58
3.4.1. Xác định hệ số đánh giá RF ..........................................................................58
3.4.2. Đề xuất cắm biển tải trọng theo QCVN 41:2016/BGTVT ........................... 59
3.5. Đề xuất giải pháp sửa chữa.....................................................................................60
3.5.1. Sửa chữa, bổ sung hệ thống lan can, tay vịn .................................................60
3.5.2. Sửa chữa thoát nước mặt cầu ........................................................................60
3.5.3. Cải tạo hệ liên kết dọc dưới, bản biên bị ăn mòn .........................................60
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .............................................................................................. 64
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................65
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................66
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)
vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
Tên bảng
Trang
2.1.
Hệ số tải trọng của hoạt tải theo TTGH
20
2.2.
Hệ số tải trọng của tải trọng hợp pháp
21
2.3.
Các thơng số mặt cắt ngang cầu
22
2.4.
Tính chất cơ lý của bê tơng
22
2.5.
Tính chất cơ lý của thép
23
2.6.
Đặc trưng hình học dầm thép khơng liên hợp
24
2.7.
Đặc trưng hình học dầm thép liên hợp BTCT dưới tác dụng tải trọng
dài hạn 3n=24
25
2.8.
Đặc trưng hình học dầm thép liên hợp BTCT dưới tác dụng tải trọng
ngắn hạn n=8
26
2.9.
Đặc trưng hình học dầm thép liên hợp BTCT dưới tác dụng tải trọng
ngắn hạn n=8
27
2.10.
Tổng hợp đặc trưng hình học dầm thép liên hợp BTCT
28
2.11.
Bảng thơng số mặt cắt ngang
30
2.12.
Bảng bố trí cốt thép trong bề rộng hữu hiệu bản mặt cầu
30
2.13.
Bảng thông số các thành phần lực dẻo
31
2.14.
Bảng các trường hợp xác định vị trí trục trung hịa dẻo
32
2.15.
Bảng xác định vị trí trục trung hịa dẻo Yp
34
2.16.
Bảng xác định mơmen dẻo Mp
35
2.17.
Bảng xác định mômen chảy My
37
2.18.
Bảng kiểm tra sức kháng uốn dương của mặt cắt liên hợp đặc chắc
39
2.19.
Bảng nội lực do tĩnh tải gây ra cho 1 dầm
40
2.20.
Bảng nội lực do 1 xe đo tải tác dụng lên 1 dầm đã xét đến xung kích
40
3.1.
Khoảng cách và tải trọng các trục của xe tải đo
42
3.2.
Kết quả cường độ bê tông và siêu âm
44
3.3.
Kết quả đo đạc ứng suất tại hiện trường
45
3.4.
Kết quả đo đạc chuyển vị tại hiện trường
46
3.5.
Kết quả đo tần số và chu kỳ kết cấu nhịp
47
3.6.
Kết quả đo chuyển vị động và hệ số xung kích kết cấu nhịp
47
3.7.
Kết quả đo tần số và chu kỳ kết cấu nhịp
48
3.8.
Ứng suất thớ dưới và thớ trên dầm thép tại mặt cắt giữa nhịp N2
54
3.9.
Độ võng của các dầm tại giữa nhịp N1
55
3.10.
Hệ số phân bố ngang của các dầm chủ
56
3.11.
Kết quả phân tích tần số và chu kỳ dao động của kết cấu nhịp
56
vii
Số hiệu
bảng
Tên bảng
Trang
3.12.
Hệ số xung kích kết cấu nhịp N1, N2
56
3.13.
Kết quả tần số và chu kỳ của kết cấu mố trụ
57
3.14.
Kết quả chuyển vị động của kết cấu mố trụ
58
3.14.
Đánh giá tải trọng theo ứng suất tại giữa nhịp (Trạng thái giới hạn sử
dụng)
58
3.15.
Hệ số đánh giá RF đối với mô-men theo TTGHCĐ I
59
3.16.
Hệ số đánh giá RF đối với lực cắt theo TTGHCĐ I
59
3.17.
Xác định tải trọng cắm biển
59
viii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình
Tên hình
Trang
1.1.
Tồn cảnh Cầu Phú Lệ
4
1.2.
Mặt chính diện, mặt bằng cầu và mặt cắt ngang tại mố
6
1.3.
Mặt cắt ngang tại trụ
7
1.5.
Ăn mòn ở bản biên dưới và bản biên trên dầm chủ
10
1.6.
Kết cấu dầm ngang, hệ liên kết dọc dưới đã bị ăn mịn tồn bộ
11
1.7.
Bản mặt cầu BTCT
11
1.8.
Kết cấu mố cầu
12
1.9.
Kết cấu trụ cầu
12
2.1.
Trình tự đánh giá tải trọng hợp pháp
18
2.2.
Kích thước tổng quát dầm I liên hợp với bản BTCT
22
2.3.
Kích thước tổng quát dầm I liên hợp với bản BTCT tính tốn momen
dẻo
30
2.4.
Các trường hợp xác định vị trí trục trung hịa dẻo
31
3.1.
Kiểm tra cường độ bê tông bằng súng bật nẩy
41
3.2.
Xếp xe thử tải tĩnh trên nhịp N2
43
3.3.
Sơ đồ xếp tải tĩnh và thiết bị đo tại giữa nhịp theo phương dọc cầu nhịp
N2 (với 3 thế tải: lệch tâm trái, đúng tâm, lệch tâm phải)
43
3.4.
Biểu đồ tần số thử tải động kết cấu mố M1
49
3.5.
Biểu đồ chuyển vị động thử tải động kết cấu mố M1
49
3.6.
Biểu đồ tần số thử tải động kết cấu mố M2
50
3.7.
Biểu đồ chuyển vị động thử tải động kết cấu mố M2
50
3.8.
Biểu đồ tần số thử tải động kết cấu trụ T1
51
3.9.
Biểu đồ chuyển vị động thử tải động kết cấu trụ T1
51
3.10.
Biểu đồ tần số thử tải động kết cấu nhịp N1
52
3.11.
Biểu đồ chuyển vị động thử tải động kết cấu nhịp N1
52
3.12.
Biểu đồ tần số thử tải động kết cấu nhịp N2
53
3.13.
Biểu đồ chuyển vị động thử tải động kết cấu nhịp N2
53
3.14.
Cải tạo hệ liên kết dọc, bản biên và sơn toàn bộ cầu
62
3.15.
Chi tiết lan can tay vịn cầu dầm thép liên hợp bản BTCT
63
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Tuyến đường Phú Lệ dài 5km là tuyến đường nối liền xã Hải Lệ, thị xã Quảng
Trị và xã Hải Phú, huyện Hải Lăng. Trong tương lai không xa tuyến đường trên sẽ kết
nối với cao tốc Cam Lộ - La Sơn và Quốc lộ 1 với các khu di tích như: Thánh địa La
Vang, Khu di tích Quốc gia đặc biệt Thành Cổ Quảng Trị, Khu lưu niệm cố Tổng Bí
thư Lê Duẩn … Do vậy tuyến đường trên có tác động lớn đến sự phát triển kinh tế - xã
hội của thị xã Quảng Trị, huyện Hải Lăng nói riêng và tỉnh Quảng Trị nói chung.
Trên tuyến có 03 cầu dầm thép và 01 cầu bản BTCT. Các cây cầu trên được
triển khai thi công và bàn giao đưa vào sử dụng từ những năm 1980. Tuy nhiên từ
trước đến nay do khó khăn về nguồn kinh phí nên khơng được quan tâm sửa chữa,
khắc phục hư hỏng. Điều này dẫn đến chưa đảm bảo được nhu cầu cấp thiết về vận
chuyển hàng hóa cũng như tiềm ẩn nguy cơ gây mất an tồn giao thơng cao.
Hiện tại những cây cầu trên khơng có tài liệu thiết kế hoặc hồ sơ hồn cơng nào
cả. Tuy lưu lượng tham gia trên tuyến thấp nhưng tải trọng khai thác xe tải là rất lớn vì
có mỏ đất khai thác tại thơn Phước Mơn, xã Hải Lệ và mỏ cát sạn tại thôn Như Lệ, xã
Hải Lệ. Do vậy việc xác định sức chịu tải thực tế để quyết định tải trọng khai thác và
đề xuất giải pháp cải tạo, sửa chữa là rất cần thiết.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Xác định năng lực chịu tải của cầu Phú Lệ tại Km2+5.
- Đề xuất cắm biển tải trọng khai thác.
- Đề xuất giải pháp cải tạo, sửa chữa.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là Cơng trình cầu Phú Lệ tại Km2+5 trên tuyến đường
Phú Lệ.
- Phạm vi nghiên cứu:
+ Xác định sức chịu tải cơng trình bằng tính toán lý thuyết và từ số liệu đo đạc
thực nghiệm.
+ Đề xuất cắm biển tải trọng khai thác.
+ Đề xuất giải pháp cải tạo sửa chữa.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.
+ Phương pháp lý thuyết: từ số liệu cấu tạo cầu, áp dụng bài toán lý thuyết để
xác định sức chịu tải.
2
+ Phương pháp thực nghiệm: Thực hiện thí nghiệm, thử tải cơng trình cầu Phú
Lệ và đi xác định năng lực chịu tải cơng trình.
5. Bố cục luận văn
Ngồi phần mở đầu, kết luận, luận văn gồm 3 chương:
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG GIAO THÔNG KHU VỰC THỊ XÃ
QUẢNG TRỊ
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI
CƠNG TRÌNH CẦU
CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CẦU PHÚ LỆ TẠI KM2+5 BẰNG
THỰC NGHIỆM VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO, SỬA CHỮA
3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN HỆ THỐNG GIAO THÔNG KHU VỰC
THỊ XÃ QUẢNG TRỊ
1.1. Sơ lược về tình hình kinh tế - xã hội xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã
Hải Phú, huyện Hải Lăng
Xã Hải Lệ nằm ở phía Tây Nam của thị xã Quảng Trị có diện tích tự nhiên
64,75 km2, có vị trí tương đối thuận lợi để giao lưu với các xã lân cận, đặc biệt là cầu
nối trung tâm với các xã Hải Lâm, Hải Phú, Triệu Thượng và trung tâm thị xã Quảng
Trị. Xã Hải Lệ chủ yếu phát triển sản xuất nông, lâm nghiệp, thủy sản và tiểu thủ công
nghiệp - dịch vụ nông thôn với nhịp độ nhanh, hiệu quả cao, bền vững và phù hợp với
điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của địa phương.
Xã Hải Phú nằm ở phía Tây Bắc của huyện Hải Lăng, tiếp giáp với thị xã
Quảng Trị có diện tích tự nhiên 17,45 km2, là một khu vực có vị trí địa lý và tầm quan
trọng về chiến lược phát triển kinh tế, văn hoá - xã hội trên địa bàn huyện Hải Lăng.
Trong những năm qua xã Hải Phú đã có nhiều chính sách đầu tư nhằm ưu tiên phát
triển mạnh các cụm, điểm công nghiệp - làng nghề nhằm đẩy nhanh tốc độ phát triển
kinh tế - xã hội.
Thị xã Quảng Trị thuộc vùng đồng bằng nằm ở phía Nam của tỉnh Quảng Trị có
diện tích tự nhiên 72,92 km2, với vị trí địa lý như sau:
- Phía Bắc và phía Tây giáp huyện Triệu Phong;
- Phía Đơng và phía Nam giáp huyện Hải Lăng và huyện Đakrơng.
Thị xã Quảng Trị có Quốc lộ 1A và đường sắt Bắc – Nam đi qua, có đường
thủy nội địa nối chiến khu Ba Lịng với cảng Đông Hà và cảng Cửa Việt; Là đô thị
nằm trên tuyến hành lang kinh tế Đông – Tây và có các đầu mối giao thơng quan trọng
là Quốc lộ 1, Quốc lộ 49C, Tỉnh lộ 580 nối với 2 huyện Triệu Phong, Hải Lăng và các
địa phương trong và ngồi tỉnh. Đó là tiềm năng dồi dào tạo ra thế mạnh không những
trong việc giao lưu phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội của thị xã mà còn là cầu nối cho
sự phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội với các địa phương trong và ngồi tỉnh.
1.2. Hiện trạng mạng lưới giao thông khu vực thị xã (trong đó nhấn mạnh
khu vực xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã Hải Phú, huyện Hải Lăng)
Hiện nay hệ thống giao thông trên địa bàn thị xã Quảng Trị gồm 03 tuyến Quốc
lộ dài 7,1km, 06 tuyến đường tỉnh dài 8,07km và 61 tuyến đường huyện, đường đơ thị
dài 54,5km. Ngồi ra cịn có các tuyến đường giao thông nông thôn và giao thông nội
phường với tổng chiều dài 69,2km.
4
Mạng lưới giao thông khu vực xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã Hải Phú,
huyện Hải Lăng chưa phát triển, chủ yếu các tuyến đường kết nối với Quốc lộ 1 được
đầu tư xây dựng đạt tiêu chuẩn đường cấp IV đồng bằng. Ngoài ra các tuyến đường
liên thôn, nội thôn chủ yếu là đường đất và đường bê tông xi măng được đầu tư xây
dựng theo phương châm nhà nước và nhân dân cùng làm.
Đường Phú Lệ dài 5km là tuyến đường nối liền xã Hải Phú, huyện Hải Lăng với
xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị. Tuyến đường này có nền đường rộng 6,5m; mặt đường
rộng 3,5m với kết cấu mặt đường láng nhựa. Tuyến đường này kết nối với đường
Nguyễn Hoàng, Lê Lợi để tạo thành hệ thống giao thơng liên hồn kết nối các xã phía
Tây thị xã Quảng Trị và phía Bắc huyện Hải Lăng với Quốc lộ 1. Đồng thời tuyến
đường này thường xuyên vận chuyển vật liệu xây dựng từ mỏ đất và cát sạn trên địa
bàn xã Hải Lệ cung cấp cho các địa phương trong và ngoài tỉnh. Ngoài ra đây cịn là
tuyến đường huyết mạch vận chuyển nơng sản của người dân các thôn Phước Môn,
Như Lệ và Tân Mỹ và đảm bảo cơng tác phịng chống thiên tai, tìm kiếm cứu nạn
trong mùa mưa bão.
1.3. Hiện trạng cầu Phú Lệ tại Km2+5
1.3.1. Vị trí xây dựng
Cầu Phú Lệ nằm trên đường Phú Lệ tại Km2+5 thuộc xã Hải Lệ, thị xã Quảng
Trị, tỉnh Quảng Trị (Hình 1.1).
Hình 1.1. Toàn cảnh Cầu Phú Lệ
5
1.3.2. Quy mơ cơng trình
- Kết cấu chính:
+ Sơ đồ kết cấu nhịp: gồm 2 nhịp giản đơn L = 2x12,0(m) bằng dầm thép I550,
bản mặt cầu BTCT.
+ Mặt cắt ngang có 6 dầm thép I550 khoảng cách 63cm
+ Bề rộng toàn cầu: B=3,7+2x0,15 = 4,0(m).
+ Mố cầu kiểu mố dạng cột bằng BTCT 20MPa, đá 1x2.
+ Trụ cầu dạng trụ khung BTCT.
- Hoạt tải:
+ Hoạt tải thiết kế cũ: Không cắm biển hạn chế tải trọng.
+ Hoạt tải thiết kế mới: Đề xuất cắm biển tải trọng.
Sơ đồ bố trí chung được thể hiện hình 1.2 và hình 1.3.
6
CÁÖU SÄÚ 3 - KM2 + 05.00
MÀÛT CÀ?T MÄÚ - TL: 1/500
CÀ?T DOÜC CÁÖ U - TL: 1/200
400
370
34
63
20 35 30
63
80
63
100
30
400
100
63
34
30 35 20
? NG TR?
MÀÛT BÀ?NG - TL: 1/200
1200
1047
1200
1047
100
43 110
1450
50
NH?P N2
NH?P N1
110 43
50
550
Hình 1.2. Mặt chính diện, mặt bằng cầu và mặt cắt ngang tại mố
35 530 5 35
30
390
? I LÃNG
1228
110
30
100
250
1200
15
100
2400
1200
1228 55 25
15
3900
7
MÀÛ T CÀÕT TRUÛ - TL: 1/500
400
370
15
55 25
15
1030
35
70
40
380
95
15 40 15
40 35
500
95
50
50
40 10
540
35 40
100
Hình 1.3. Mặt cắt ngang tại trụ
1.3.3. Đánh giá sơ bộ hiện trạng
1.3.3.1. Kết cấu nhịp
Mặt cắt ngang gồm 6 dầm thép có tiết diện I550*180*8 (mm) chiều dài nhịp
12m, các dầm thép không được sơn bảo vệ nên hiện trạng đã bị ăn mòn rất nhiều, đặc
biệt các dầm biên tại vị trí thốt nước từ bản mặt cầu đã bị thối hết toàn bộ bản biên
dưới (hình 1.4 và hình 1.5). Các dầm chủ liên kế với nhau bằng 5 dầm ngang và bản
mặt cầu, hệ liên kế dọc dưới đã bị gỉ và hư hỏng tồn bộ (hình 1.6).
8
9
Hình 1.4. Hư hỏng dầm biên tại vị trí lỗ thoát nước từ bản mặt cầu
10
Hình 1.5. Ăn mịn ở bản biên dưới và bản biên trên dầm chủ
11
Hình 1.6. Kết cấu dầm ngang, hệ liên kết dọc dưới đã bị ăn mịn tồn bộ
1.3.3.2. Bản mặt cầu
Chiều dày bản mặt cầu 15cm nhỏ hơn chiều dày tối thiểu yêu cầu 22TCN 27205 và TCVN 11823:2017 là 17,5cm. Bản mặt cầu BTCT chưa thấy xuất hiện vết nứt
và dấu hiệu bất thường về khả năng chịu lực (Hình 1.7).
Phía trên bản mặt cầu chỉ bố trí gờ chắn bánh cao khoảng 10cm, khơng có lan
can tay vịn, khơng đảm bảo an tồn cho phương tiện lưu thơng. Khơng bố trí ống thốt
nước, nước từ bản mặt cầu chảy qua lỗ thoát nước và xuống trực tiếp dầm thép gây gỉ
biên dưới và sườn dầm tại vị trí lỗ thốt nước.
Hình 1.7. Bản mặt cầu BTCT
12
1.3.3.3. Kết cấu mố cầu
Mố cầu chưa thấy xuất hiện dấu hiệu bất thường. Tuy nhiên, bề mặt không
được bằng phẳng do cấu tạo ván khn (Hình 1.8).
Hình 1.8. Kết cấu mố cầu
1.3.3.4. Kết cấu trụ cầu
Nói chung, các trụ chưa xuất hiện dấu hiệu bất thường ảnh hưởng lớn đến khả
năng chịu lực. Tuy nhiên, bề mặt không được bằng phẳng do cấu tạo ván khn (Hình
1.9).
Hình 1.9. Kết cấu trụ cầu
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Qua kết quả kiểm tra, khảo sát cho thấy rằng hiện trạng kết cấu nhịp dầm thép
và dầm biên tại các vị trí lỗ thốt nước từ mặt cầu bị gỉ rất nghiêm trọng. Từ những kết
quả khảo sát các hư hỏng nêu trên, việc đánh giá năng lực chịu tải của cầu để có giải
pháp sửa chữa là rất cần thiết trong giai đoạn hiện nay. Đồng thời đánh giá lại việc
cắm biển tải trọng cầu tại thời điểm khảo sát so với QCVN 41:2016/BGTVT của Bộ
GTVT để các loại xe có số lượng trục khác nhau, có tải trọng khác nhau có thể hợp
pháp qua cầu mà không gây nguy hiểm cho kết cấu.
13
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI
CƠNG TRÌNH CẦU
2.1. Cơ sở pháp lý đánh giá năng lực chịu tải cơng trình cầu
Căn cứ Luật Giao thơng đường bộ số 23/2008/QH12 ngày 13/11/2008.
Căn cứ Luật Xây dựng số 50/2014/QH13 ngày 18/6/2014.
Căn cứ Nghị định số 46/2015/NĐ-CP ngày 12/5/2015 của Chính phủ về Quản
lý chất lượng và bảo trì cơng trình xây dựng.
Căn cứ Thơng tư số 26/2016/TT-BXD ngày 26/10/2016 của Bộ Xây dựng Quy
định một số nội dung về quản lý chất lượng và bảo trì cơng trình xây dựng.
Căn cứ Thơng tư số 03/2011/TT-BXD ngày 06/4/2011 của Bộ Xây dựng về
việc hướng dẫn hoạt động kiểm định, giám định và chứng nhận đủ điều kiện đảm bảo
an toàn chịu lực, chứng nhận sự phù hợp về chất lượng cơng trình xây dựng.
Căn cứ Thơng tư số 52/2013/TT-BGTVT ngày 12/12/2013 của Bộ Giao thông
vận tải quy định về quản lý, khai thác và bảo trì cơng trình đường bộ.
Căn cứ Thông tư số 46/2015/TT-BGTVT ngày 07/9/2015 của Bộ Giao thông
vận tải Quy định về tải trọng, khổ giới hạn của đường bộ; công bố tải trọng, khổ giới
hạn của đường bộ; lưu hành xe quá tải trọng, xe quá khổ giới hạn, xe bánh xích trên
đường bộ; vận chuyển hàng siêu trường, siêu trọng và giới hạn xếp hàng hóa trên
phương tiện giao thơng đường bộ khi tham gia giao thông trên đường bộ.
Căn cứ QCVN 41:2016/BGTVT Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về báo hiệu
đường bộ.
Căn cứ Công văn số 5382/BGTVT-KCHT ngày 13/5/2014 của Bộ Giao thơng
vận tải về việc rà sốt và thay thế biển báo giới hạn tải trọng cầu trên đường bộ.
2.2. Cơ sở lý thuyết xác định năng lực chịu tải
2.2.1. Các phương pháp thử tải cầu [2]
2.2.1.1. Phương pháp thử tải với tải trọng tĩnh
Những nội lực do tải trọng thử nghiệm gây ra xuất hiện ở bất kỳ bộ phận nào
của cơng trình cũng khơng được vượt q:
+ Nội lực do hoạt tải thẳng đứng tức thời gây ra đã được chấp nhận trong thiết
kế với hệ số an toàn về tải trọng (hệ số vượt tải) bằng một và hệ số động khi thử
nghiệm các cơng trình tính tốn theo trạng thái giới hạn.
+ 120% nội lực do tải trọng thẳng đứng tức thời gây ra đã được chấp nhận trong
thiết kế với hệ số động khi thử nghiệm các cơng trình tính tốn theo ứng suất cho phép
(theo tiêu chuẩn hiện hành).
14
+ Nội lực do hoạt tải thẳng đứng tức thời gây ra, tương đương với năng lực chịu
tải đứng của cơng trình.
Những nội lực do tải trọng thử nghiệm gây ra trên các bộ phận của cơng trình
được thử nghiệm không được nhỏ hơn các trị số sau: Nội lực do hoạt tải nặng nhất
(các xe đặc biệt nặng) chạy trên đường gây ra.
Trọng lượng các phương tiện vận tải được sử dụng làm tải trọng thử nghiệm
cần được kiểm tra, xác minh trước khi tiến hành công việc. Sai số về trọng lượng của
các tải trọng thử nghiệm này phải nhỏ hơn 5%.
Trọng lượng ô tô chưa chất tải cho phép lấy theo số liệu ở lý lịch xe.
Trước khi bắt đầu thử nghiệm, nếu cần, người lãnh đạo cơng việc thử nghiệm sẽ
chuẩn xác hóa thêm sơ đồ chất tải đã dự kiến trước trong đề cương hay kế hoạch, có
xét đến thành phần thực tế và trọng lượng đúng của tải trọng thử nghiệm.
Lần chất tải đầu tiên lên cơng trình cần tiến hành từ từ, kiểm tra sự làm việc của
kết cấu ở từng giai đoạn theo chỉ số đọc được ở máy đo. Thời gian lưu tải trọng thử
nghiệm ở mỗi vị trí định trước, được xác định tùy thuộc theo độ ổn định của máy đo:
độ sai lệch của biến dạng quan sát thấy trong 5 phút không được vượt quá 5%.
Việc chất tải thử nghiệm lên các bộ phận của cầu đang khai thác thực hiện số
lần chất tải lập lại 2 đến 3 lần (kể cả lần chất tải lần thứ nhất), tùy thuộc vào mức độ
quan trọng của cơng trình mà người lãnh đạo thí nghiệm quyết định.
Vị trí đặt dụng cụ đo đạc phải lựa chọn sao cho sau khi thử nghiệm có được
hình ảnh tương đối đầy đủ về sự làm việc của kết cấu dưới tác dụng của tải trọng tức
thời. Để đo chuyển vị và biến dạng cần phải chọn những chi tiết và bộ phận kết cấu
làm việc nguy hiểm (bất lợi) nhất dưới tải trọng cũng như các chi tiết và các liên kết
cần được kiểm tra theo kết quả khảo sát hoặc theo các số liệu khác.
2.2.1.2. Phương pháp thử tải với tải trọng động
Tùy theo các nhiệm vụ đặt ra, thử nghiệm động được tiến hành nhằm:
+ Xác định các đại lượng động do các hoạt tải động thực tế gây ra.
+ Xác định các đặc trưng động cơ bản của cơng trình: các tần số và các dạng
dao động riêng, độ cứng động của cơng trình, các đặc trưng tắt dần của dao động.
Để thử nghiệm nhằm làm sáng tỏ các đại lượng của tác dụng động do các tải
trọng động gây ra, cần sử dụng các tải trọng nặng có thể đi dọc mặt cầu có gồ ghề, thì
chúng sẽ làm phát sinh trong kết cấu các dao động, các xung lực, các quá tải cục bộ …
Để xác định các đặc trưng động của cơng trình cần phải sử dụng các loại tải
trọng di động (hoạt tải), tải trọng rung, tải trọng gió và các loại có khả năng làm phát
sinh các dao động ổn định (trong đó có cả dao động tự do).
15
Những nơi đặt tải trọng gây dao động cũng như những nơi đo biến dạng cần
phải được chọn, có xét đến các loại và các dao động dự kiến xuất hiện.
Khi thử cầu bằng tải trọng động phải cho xe chạy qua cầu nhiều lần với các tốc
độ khác nhau để làm rõ tính chất làm việc động của cơng trình. Tốc độ xe chạy trên
cầu gồm 20, 30, 40, 50 và 60km/h, mỗi loại tốc độ phải chạy ít nhất 2 lần, tùy thuộc
vào mỗi cơng trình cụ thể mà người chủ trì thí nghiệm quyết định với mỗi loại tốc độ.
Trong thời gian thử động, bằng các dụng cụ đo đạc tự ghi, cần phải ghi được
các gia tốc và chuyển vị của cầu.
2.2.1.3. Tải trọng thử và các sơ đồ tải trọng
Đối với thử tải động và thử tải tĩnh, tải trọng thử có thể là các xe được lưu
thơng trên cơng trình. Trước khi tiến hành thử tải cần xác định lại tải trọng thử bằng
cân chuyên dụng, sai số cho phép không được vượt quá 5%.
Tùy theo đặc điểm và yêu cầu của từng công trình mà có nhiều sơ đồ tải trọng
khác nhau. Tuy nhiên, thường có 3 sơ đồ tải trọng chính: đúng tâm, lệch tâm trái và
lệch tâm phải.
2.2.2. Các phương pháp đánh giá cầu [8]
Theo tiêu chuẩn AASHTO, đối với công trình cầu đường bộ hiện nay có 3
phương pháp đã dùng để đánh giá tải trọng:
- Đánh giá theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng (LRFR) [1] [8].
- Đánh giá theo ứng suất cho phép (ASR) [1] [8].
- Đánh giá theo hệ số tải trọng (LFR)[1] [8].
Về nguyên tắc, bất kỳ phương pháp nào cũng có thể dùng để đánh giá tải trọng
khai thác của cầu. Tuy nhiên, ở Việt Nam phương pháp đánh giá theo hệ số tải trọng
và hệ số sức kháng (LRFD) là phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 nên
được áp dụng rộng rãi.
Thông thường khi đánh giá cầu chỉ xét tải trọng thường xuyên và tải trọng xe,
không xét va xơ của tàu, thuyền, gió, lũ, hỏa hoạn, động đất. Các cầu nhịp lớn, cầu di
động và các cầu phức tạp cần bổ sung thêm tiêu chí đánh giá nếu cần thiết.
2.2.3. Đánh giá cầu theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng [7][8]
Đánh giá cầu theo hệ số sức kháng và hệ số tải trọng bao gồm ba nội dung:
- Đánh giá tải trọng thiết kế.
- Đánh giá tải trọng hợp pháp.
- Đánh giá tải trọng cấp phép.
Trong phạm vi đề tài chỉ chú trọng đến hai cấp đánh giá tải trọng là đánh giá tải
trọng thiết kế và đánh giá tải trọng hợp pháp để đánh giá tải trọng cầu phục vụ cắm
