Phương pháp dán bản thép và dự ứng lực ngoài: Tăng cường kết cấu cầu
written by TrungLun0112
at Wednesday, November 7, 2012
Sửa chữa, gia cố công trình bằng cách sử dụng công nghệ dán bản thép và dự ứng lực ngoài đã được áp dụng để sửa chữa và tăng cường kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép và dự ứng lực cũng như cầu thép và cầu bê tông cốt thép trên thế giới đã lâu. Công nghệ này có ưu điểm dễ thực hiện, giá thành không cao.
Phương pháp dễ thực hiện, giá thành không cao
Công nghệ tăng cường kết cấu bằng DƯL ngoài được sử dụng khá phổ biến trên thế giới từ khá lâu. Tại Việt Nam, phương pháp này được sử dụng cho tăng cường kết cấu nhịp cầu BTCT và kết cấu thép - bê tông liên hợp. Công nghệ dán bản thép này có mục đích hạn chế độ mở rộng vết nứt và tăng thêm thép ở khu vực chịu kéo của dầm.
Biện pháp này thường được sử dụng cho cầu BTCT thường, trong trường hợp cốt thép chủ ở khu vực chịu kéo bị gỉ, đáy dầm có nhiều vết nứt theo phương thẳng đứng ở khu vực giữa chiều dài nhịp dầm. Ở đây có thể kết hợp dán bản thép với việc bổ sung cốt thép vào khu vực chịu kéo.
Công nghệ dán bản thép có ưu điểm dễ thực hiện, giá thành không cao, thời gian ngừng giao thông không lâu. Do bản thép chỉ tham gia chịu hoạt tải nên tăng được khả năng chịu lực không nhiều. Rất khó có giải pháp để bản thép dán thêm tham gia chịu tĩnh tải.
Tuy nhiên các chuyên gia khuyến cáo công nghệ này chỉ nên dùng cho các dầm BTCT thường. Ở vùng momen âm muốn dán được bản thép phải bóc lớp phủ mặt cầu, dán xong bản thép mới phủ lại lớp phủ mặt cầu.
Ứng dụng công nghệ DƯL ngoài cho cầu tại VN
Ở Việt Nam, dự ứng lực ngoài thường được áp dụng cho các mục đích như thay thế cho cáp DƯL ngang đã bị đứt trong các dầm lắp ghép loại 24,7m và 18,6m... Giải pháp này thường được áp dụng kết hợp với giải pháp đổ thêm lớp bản BT có lưới thép trên cánh dầm.
Dự ứng lực ngoài theo chiều dọc cầu nhằm tạo ra một ứng suất ngược dấu với ứng suất do tải trọng sinh ra cho bê tông ở khu vực kéo của dầm, vì vậy đối với vùng chịu momen dương thì trọng tâm của nhóm cáp DƯL ngoài lệch về phía dưới, ngược lại trọng tâm lệch về phía trên cho vùng có momen âm; cũng có trường hợp trọng tâm của nhóm cáp rất gần trục trung hòa nhằm tăng ứng suất nén trong toàn bộ tiết diện để khi căng kéo cáp DƯL dầm không bị nứt.
Để bố trí neo và ụ chuyển hướng cho cáp DƯL ngoài thường làm thêm dầm ngang neo và dầm ngang chuyển hướng khi chỉ kéo cáp thẳng thì không cần dầm ngang chuyển hướng (trường hợp cầu Vĩnh Điện cũ). Với các cầu có nhiều nhịp giản đơn có thể liên tục hóa thành các liên, mỗi liên có từ 2-5 nhịp giản đơn, khi đó sẽ giảm được khe co giãn, đồng thời tĩnh tải tính theo sơ đồ các nhịp giản đơn, hoạt tải theo sơ đồ các nhịp liên tục.
Phương pháp này được áp dụng ở cầu Đa Phúc (Hà Nội). Trường hợp cầu Đoan Hùng (Phú Thọ) trước đây là cầu 5 nhịp giản đơn nay đã liên tục hóa thành cầu liên tục 5 nhịp 24m. Cầu Tân An cũ cũng được thiết kế tăng cường bằng DƯL ngoài, trong đó các nhịp BTCT DƯL 24,7m được nối 2, 3 nhịp thành 1 liên; ngoài ra còn sử dụng DƯL ngoài để tăng cường cho cả nhịp thép.
Nhà khoa học thuộc Trường ĐH GTVT Nguyễn Mạnh Hải cho biết, công nghệ DƯL dễ thực hiện, giá thành không cao, có thể áp dụng được cho cả cầu BTCT thường, kết cấu BT DƯL và kết cấu thép - bê tông liên hợp. Phương pháp này làm tăng tĩnh tải không nhiều.
Có một số cầu được thử tải cả trước và sau khi tăng cường, nếu có cùng sơ đồ, cùng tải trọng thử ứng suất cũng như độ võng do tải trọng sinh ra đo được chênh lệch không nhiều, chứng tỏ DƯL ngoài không làm tăng độ cứng chống uốn của dầm, khi muốn làm giảm độ võng thì không thể áp dụng phương pháp này. Nhược điểm này không thu hẹp phạm vi áp dụng của DƯL ngoài vì theo kinh nghiệm đã được đúc rút trong cả thiết kế cầu mới và khi kiểm định cầu cũ rất ít khi cầu có độ võng do hoạt tải sinh ra khi không xét hoặc có xét hệ số xung kích gần bằng độ võng cho phép lấy thép quy trình cũ hay mới.
Các nhà khoa học cũng khuyến cáo, phương pháp này chỉ nên áp dụng cho các kết cấu có chất lượng bê tông còn tốt, có đủ không gian bố trí ụ neo. DƯL ngoài cũng tăng khả năng chống cắt cho công trình không nhiều do đó khi tăng cường kết cấu bằng DƯL ngoài cần chú ý các giải pháp tăng khả năng chịu cắt cho công trình.
Đối với kết cấu cần tăng cường khả năng chịu nén, nén uốn đồng thời và chịu xoắn thì không áp dụng được công nghệ DƯL ngoài. Để tăng cường khả năng chịu lực kết cấu dạng dầm hộp, kết cấu bản mặt cầu theo phương ngang cầu thì không áp dụng được công nghệ DƯL ngoài.
Nguồn tin:GTVT