Cải tạo cầu vượt Gulou

Tổng quan về cầu vượt

Cầu vượt Cổ Lâu là nút giao thông hình lá cỏ ba lá ba hướng ba tầng, nằm tại ngã tư đường Tân Hoa Xã và đường Triết Mộc ở thành phố Hohhot. Cầu gồm bảy đoạn trên bốn tuyến chính và ba đường dốc. Tải trọng thiết kế của xe hơi là 20 tấn, xe treo là 100 tấn, lưu lượng xe cộ hàng ngày rất đông đúc.

Cầu được xây dựng vào năm 1997 và đã được đưa vào sử dụng hơn 20 năm. Một cuộc kiểm tra an toàn kết cấu cầu vào năm 2012 phát hiện có các vết nứt chéo ở đầu bản bụng của một số bản sàn và dầm, có dấu hiệu rò rỉ nước giữa các dầm, nứt và bong tróc bê tông, ăn mòn lộ ra các thanh thép, nứt ở các hố và rãnh trên mặt cầu, và vấn đề nứt ngang. Một trong những đường chính của sàn dầm hộp liên tục ứng suất trước có vết nứt dạng mạng lưới, và một số vết nứt vượt quá giới hạn, được đánh giá là không đạt yêu cầu. Dầm hộp liên tục cần được gia cố để nâng cao khả năng chịu lực và đáp ứng các yêu cầu về khả năng chịu lực theo thiết kế ban đầu.

Giải pháp

Hiện tượng ứng suất trước không đủ của cầu này thể hiện ở chỗ có các vết nứt mạng lưới quy mô lớn ở đáy dầm hộp liên tục, và chiều rộng của các vết nứt ngang phần lớn vượt quá giới hạn chiều rộng vết nứt được quy định trong tiêu chuẩn. Tại điểm nối giữa bản bụng ngoài và bản đáy dầm hộp, xuất hiện vết nứt hình chữ "L", và chiều rộng vết nứt phần lớn vượt quá giới hạn chiều rộng vết nứt được quy định trong tiêu chuẩn (xem Hình 1).

Nứt

Xét đến nhiều yếu tố khác nhau, người ta đã quyết định áp dụng phương pháp liên kết tấm sợi carbon ứng suất trước vào đáy của mỗi dầm hộp liên tục ứng suất trước để gia cố.

Phương pháp thi công cốt thép tấm sợi carbon ứng suất trước thuộc phương pháp cốt thép ứng suất trước ngoài, là phương pháp gia cường chất lượng cao dựa trên khái niệm bê tông cốt thép ứng suất trước. Phương pháp này tận dụng được các đặc tính của vật liệu sợi carbon như trọng lượng nhẹ, cường độ cao, khả năng chống ăn mòn, v.v., đồng thời có ưu điểm là thi công đơn giản, tốc độ thi công nhanh, dễ dàng đảm bảo chất lượng, hiệu ứng cốt thép đẹp, độ bền tốt và chi phí bảo trì thấp ở giai đoạn sau.

Quá trình xây dựng

１　Sửa chữa vết nứt bằng tiêm

Trước khi căng tấm sợi carbon ứng suất trước, cần phải bịt kín và sửa chữa các vết nứt lưới và vết nứt hình chữ "L" trên bề mặt của mỗi dầm hộp nhịp. Cầu sử dụng hệ thống bơm vữa tự động áp suất thấp để bịt kín các vết nứt kết cấu. Sau khi loại bỏ bụi và các mảnh vụn khác trên bề mặt bê tông và các vết nứt, lắp đặt vòi phun vữa với khoảng cách 25 cm (xem Hình 2), sau đó bịt kín các vết nứt bên ngoài vòi phun vữa (xem Hình 3).

Lắp vòi phun

Vết nứt khép kín

Sau khi vật liệu bịt kín đã đông cứng, lắp thiết bị truyền dịch để truyền dịch, quan sát thể tích keo trong thiết bị truyền dịch cho đến khi nó không còn co lại nữa, cho thấy vết nứt đã được lấp đầy hoặc chất lỏng đã đông đặc, và có thể dừng truyền dịch (xem Hình 4). Khi keo đạt đến thời gian đông cứng, có thể tháo bệ vòi phun vữa và tháo vật liệu bịt kín.

tiêm crack

2. San lấp bê tông ở đáy dầm

Do kết cấu ban đầu hai nhịp thiếu ứng suất trước của cầu trong dự án này được cung cấp độ cong trước và cả hai đều lớn hơn 5 cm nên không thể thực hiện trực tiếp việc thi công tấm sợi carbon và độ cong trước của đáy dầm cần được xử lý. Sau khi phân tích toàn diện, xem xét chi phí và các yêu cầu kỹ thuật, cuối cùng đã sử dụng bê tông đá mịn tự san phẳng để san phẳng đáy dầm. Để làm cho bề mặt đáy của dầm ban đầu và bê tông đá mịn tự san phẳng mới đổ được liên kết chắc chắn, bề mặt đáy của dầm ban đầu cần được đục (xem Hình 5). Trước khi thi công ván khuôn, hãy kiểm tra xem cốt thép đã trồng có chắc chắn và đáng tin cậy không (xem Hình 6. Hình 7). Sử dụng miếng bọt biển hai mặt để bịt kín ván khuôn trong quá trình lắp đặt để đảm bảo quá trình đổ vữa tự san phẳng không gây ra hiện tượng giãn nở và rò rỉ (xem Hình 8). Quá trình đổ phải được thực hiện tại một thời điểm và thời gian thi công còn lại không được quá 2 giờ.

Đục dầm ban đầu

neo với HM-500

3. Lắp đặt tấm sợi carbon ứng suất trước

3.1 　 định vị

Trước khi lắp neo, cần sử dụng máy dò thanh thép để phát hiện vị trí của lưới thép ban đầu, từ đó xác định vị trí lắp neo. Sau đó, đo khoảng cách tâm giữa đầu cố định và khoang đầu chịu lực, đánh dấu chính xác vị trí lỗ neo, và làm nổi bật đường tâm và đường viền của tấm sợi carbon, đường viền của neo và đường tâm của hạt neo.

3.2 Rãnh và khoan

Sau khi hoàn tất công tác định vị, dùng máy cắt để cắt rãnh neo theo vị trí nâng, sau đó dùng vữa sửa chữa và làm nhẵn. Khoan lỗ neo hóa chất đầu cố định, lỗ neo hóa chất đầu cố định và lỗ neo hóa chất đầu hạt theo các lỗ neo đã đánh dấu, và làm sạch các lỗ neo (xem Hình 9).

3.3 Trồng neo

Lắp đặt bu lông neo hỗ trợ neo trước khi trồng, lau sạch thành hố bằng axeton hoặc cồn công nghiệp trước khi trồng, và không được di chuyển trong vòng 12 giờ sau khi trồng. Lắp đặt và cố định giá đỡ neo ở đầu căng và đầu cố định để đảm bảo các khối neo ở đầu căng có thể di chuyển tự do về phía trước và phía sau.

3.4 Lắp đặt và căng tấm sợi carbon ứng suất trước

Lắp tấm sợi carbon vào giá đỡ ở cả hai đầu, và lắp vít, vòng đệm, đai ốc, khối chặn và kích chịu lực theo thứ tự ở đầu chịu lực. Hướng lực của kích phải trùng với đường tâm của tấm carbon, và chuẩn bị sẵn sàng cho quá trình căng trước (xem Hình 11).

Ứng suất trước tấm sợi carbon

Sau khi dỡ tải ứng suất trước, hãy quét lớp sơn lót lên bề mặt đế đã được làm sạch. Quét đều keo kết cấu đặc biệt lên bề mặt tấm carbon (xem Hình 12).

Bôi keo dán tấm sợi carbon

Tiến hành căng chính thức tiếp theo theo từng bước, mỗi lần căng cần duy trì trong 3 phút ~ 5 phút, đồng thời ghi lại lực kéo và độ giãn dài tương ứng, sau đó là độ căng thấp hơn. Sau khi căng xong, siết chặt đai ốc, tháo kích, cắt vít căng quá dài, ấn nhẹ mép tấm carbon để làm mỏng nó, đồng thời làm sạch keo kết cấu đùn ra khỏi mép tấm carbon.

hệ thống tấm CFRP ứng suất trước

Cuối cùng, neo được bịt kín và bảo vệ, bề mặt tấm carbon được bảo vệ. Việc lắp đặt tấm sợi carbon ứng suất trước đã hoàn tất (xem Hình 13).

Bảo vệ bề mặt của tấm carbon ứng suất trước

Bản tóm tắt

Việc sử dụng công nghệ ván sợi carbon ứng suất trước để gia cố dầm cầu có nhiều ưu điểm. Thời gian thi công ngắn, hư hỏng thứ cấp trên dầm ít, vật liệu nhẹ, tải trọng tác động lên dầm nhỏ, chất lượng thi công dễ kiểm soát, tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường.