Tấm sợi carbon ứng suất trước

Tổng quan dự án

Tổng quan về cầu

Cầu nằm trên đường cao tốc Trương Thạch, tỉnh Hà Bắc. Đây là cầu dầm hộp bê tông cốt thép dự ứng lực liên tục bốn nhịp, đúc tại chỗ, nằm trên đường giao thông của thị trấn, cắt chéo đường cao tốc Trương Thạch. Mặt cắt ngang cầu được thiết kế theo dạng hộp đơn hai buồng, với nhịp cầu là (16 + 20 + 20 + 16) m.

Quá trình hư hỏng

Cây cầu bắc qua đường cao tốc Trương Thạch. Phần đế dầm của đường cao tốc Trương Thạch đã bị hư hỏng nghiêm trọng do nhiều lần va chạm của các phương tiện siêu cao vào phần đế dầm.

Đánh giá thiệt hại

Hai sợi thép dự ứng lực ở phía dưới bên trái dầm hộp nhịp cầu thứ hai bị gãy, một số thanh thép cũng bị hư hỏng. Phạm vi hư hỏng là 1,5m x 0,9m. Giữa nhịp cầu còn có một hố lớn sâu 10cm, nhưng các thanh thép không bị hư hỏng, như thể hiện trong Hình 1.

Sau khi thẩm định cầu, kết luận cần phải tăng khoảng cách an toàn dưới cầu để đáp ứng yêu cầu về khoảng cách an toàn cho các phương tiện trên đường cao tốc Trương Thị, nhưng cầu không thể tiếp tục đi qua do có các phương tiện lớn như xe tải lưu thông trên cầu bị hư hỏng.

Sau khi thẩm định, tháng 10 năm 2011, một công ty thiết kế và phát triển kỹ thuật đã tiến hành cải tạo toàn bộ cầu, chiều cao cải tạo trung bình là 51cm. Đường cao tốc Trương Thạch có thể cho phép xe cộ lưu thông bình thường, nhưng việc lưu thông trên cầu vẫn còn hạn chế.

Năm 2012, theo thiết kế và tính toán gia cố, đơn vị thiết kế và thi công đã tiến hành gia cố phần thân dầm hộp bên bị hư hỏng và mặt cầu.

Nguyên lý thiết kế cốt thép

So sánh về mặt kinh tế giữa việc tái thiết và gia cố cầu, phương án xử lý gia cố vẫn chiếm ưu thế. Thiết kế gia cố vẫn dựa trên nguyên tắc vị trí của tấm sợi carbon dự ứng lực gia cố trùng với đỉnh và đáy của biểu đồ mô men uốn của thân dầm, và phần mô men uốn dương của mặt dưới dầm hộp được kéo căng bên ngoài bởi sợi carbon dự ứng lực. Gia cố kéo bằng sợi carbon được đo tại vùng mô men uốn âm của mặt cầu. Số lượng tấm sợi carbon được xác định dựa trên việc thay thế các sợi thép bị hư hỏng có cùng độ bền. Tải trọng mà mỗi bó tấm sợi carbon có thể chịu được trên cầu sau khi gia cố cần được tính toán và hiệu chỉnh thông qua các thí nghiệm.

Bản vẽ thiết kế cốt thép

Do các sợi dự ứng lực bị hư hỏng là 2 sợi ở phía bên trái đáy cầu, nên 7 sợi tấm sợi carbon được kéo đối xứng ra ngoài nửa bên trái của dầm hộp tại mô men uốn dương lớn nhất trên mỗi nhịp. Thông số kỹ thuật của tấm sợi carbon là CFP-50-1.4.

Bảy bó tấm sợi carbon được kéo đối xứng trên mặt cầu, mô men uốn âm nằm ở nửa bên trái của đỉnh trụ cầu trên mặt cầu dầm hộp. Thông số kỹ thuật của tấm sợi carbon là CFP-50-1.4, và đường tâm của cột trụ đối xứng.

Kế hoạch xây dựng cốt thép

Quy trình thi công cốt thép tuân thủ theo bản vẽ thiết kế và các thông số kỹ thuật liên quan, tuân thủ nghiêm ngặt nguyên tắc phục hồi tối đa sau khi cốt thép bị cắt tạm thời do thi công cốt thép. Dựa trên việc cải thiện khả năng chịu lực tối đa của cầu, mỗi quy trình đều được thi công nghiêm ngặt theo các tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan. Cốt thép cầu được chia thành phần chịu lực kéo của tấm sợi carbon bên ngoài của phần mô men uốn dương bên dưới cầu và phần chịu lực kéo của tấm sợi carbon bên trong của phần mô men uốn âm của cầu (Hình 2). Kế hoạch thi công cụ thể như sau.

Quá trình gia cố tấm đáy dầm hộp là

Đo và trả tiền → lắp rãnh cho tấm neo làm việc → khoan lỗ và bắt bu lông → gia cố và dán lớp đầu tiên của tấm neo làm việc → lắp neo dụng cụ → lắp tấm sợi carbon → bôi keo thép vào tấm sợi carbon → tấm sợi carbon chịu kéo Dán và cố định lớp thứ hai của tấm neo làm việc → bổ sung tấm giới hạn cố định → tháo loạt neo dụng cụ → lấp đầy các lỗ rỗng của neo làm việc → quét lớp vật liệu chống ăn mòn.

Quy trình gia cố mặt cầu như sau:

Đo và bố trí phạm vi bê tông → đục bê tông và thanh thép trên mặt cầu → đo và bố trí → xẻ rãnh khu vực tấm neo làm việc → khoan và cấy bu lông → gia cố và dán lớp đầu tiên của tấm neo làm việc → lắp neo dụng cụ → lắp tấm sợi carbon → bôi keo thép lên tấm sợi carbon → kéo căng tấm sợi carbon → dán và cố định lớp thứ hai của tấm neo làm việc → bổ sung tấm giới hạn cố định → tháo bỏ loạt neo dụng cụ → lấp đầy các lỗ rỗng của neo làm việc → chải lớp vật liệu chống ăn mòn → phục hồi lưới thép mặt cầu → đổ bê tông mặt cầu → bảo dưỡng bê tông mặt cầu.

Lời kết

Trong quá trình xây dựng này, một số thủ tục có thể được thúc đẩy trong quá trình xây dựng

1) Tấm sợi carbon ứng suất trước tận dụng tối đa các đặc tính của sợi carbon, độ bền cao, biến dạng thấp và khả năng chống ăn mòn;

2) Kết hợp neo làm việc và neo dụng cụ, vận hành dễ dàng và chức năng hoàn hảo;

3) Phần dự ứng lực cố định chiếm ít không gian trên cao và không ảnh hưởng đến không gian trên cao dưới cầu.

4) Thời gian thi công ngắn và đường về cơ bản không bị gián đoạn, phù hợp với những khu vực có lưu lượng giao thông lớn.