Gia cố và sửa chữa cầu

Dự án

Nhịp cầu là 37m, mặt đáy của dầm giữa nhịp cầu cao hơn mặt nước khoảng 4,5m. Cầu được xây dựng vào những năm 1980. Sức chịu tải thiết kế là 100 tấn, hiện tại cần phải có rơ moóc sàn phẳng chở máy biến áp đi qua. Xe tải sàn phẳng có trọng lượng chết là 41 tấn, máy biến áp nặng 105 tấn, tổng trọng lượng là 146 tấn.

Xét đến tải trọng vượt xa tải trọng thiết kế, các tính toán lý thuyết trước tiên được thực hiện dựa trên các điều kiện làm việc thực tế. Điều kiện làm việc này thuộc về tổ hợp tải trọng Ⅲ trong mã: tổ hợp trọng lực kết cấu (tải trọng không đổi) và rơ moóc. Theo yêu cầu của thông số kỹ thuật, các thành phần cầu được kiểm tra và tính toán về nén, uốn và cắt.

Cầu là cầu khung cứng có chân nghiêng, mặt cắt ngang đồng nhất, lắp ghép. Cả hai đầu của mặt cầu được hỗ trợ đơn giản, đầu dưới của chân nghiêng được gắn bản lề, đầu trên được cố định vào mặt cầu. Do đó, mô hình tính toán cơ học được thể hiện trong Hình 1 được chọn để chia toàn bộ kết cấu cầu thành các nút và phần tử.

Sau khi tính toán, thấy rằng dưới tác động của trọng lượng bản thân cầu và tải trọng xe kéo, điều kiện kiểm soát của mặt cắt kiểm soát có thể đáp ứng các yêu cầu của thông số kỹ thuật. Tuy nhiên, cường độ cắt xiên và cường độ cắt của mặt cắt liên kết của mặt cắt 3 nút ba phần tử không đủ, do đó phải gia cố.

Kế hoạch tăng cường

Do lòng sông nơi cầu nằm là một luồng giao thông đường thủy quan trọng, nếu sử dụng các tấm thép dán truyền thống để gia cố, thì phải xây dựng một giàn giáo đầy đủ ở giữa lòng sông, điều này sẽ ảnh hưởng đến giao thông đường thủy và thời gian thi công sẽ dài hơn. Cũng không phù hợp để sử dụng gia công bên ngoài để tăng kích thước tiết diện của cấu kiện hoặc gia cố ứng suất trước, vì vậy hãy cân nhắc sử dụng vật liệu sợi carbon để gia cố kết cấu cầu.

Có hai loại sợi carbon được sử dụng trong phần gia cố này: một là vật liệu dạng tấm, có kết cấu cứng và có thể dán trên bề mặt của thành phần. Nó phù hợp để gia cố uốn cong dầm và được sử dụng để cải thiện khả năng chịu uốn. Một vật liệu dạng sợi khác có kết cấu mềm hơn, được sử dụng để quấn hoặc làm vòng chữ U. Keo có thể tự động thấm vào bề mặt để sợi bám dính tốt hơn vào bê tông. Nó phù hợp để hạn chế bê tông và cải thiện độ dẻo hoặc khả năng chống cắt của bê tông. Chất kết dính là nhựa epoxy, bao gồm xi măng, sơn lót, keo bề mặt và chất đóng rắn

Dựa trên kết quả phân tích lý thuyết, người ta quyết định áp dụng sơ đồ gia cố sau cho cầu: đầu tiên, các chân dầm nghiêng được gia cố và vải sợi carbon được quấn trong phạm vi 50cm từ 3 nút đến giá đỡ để cải thiện độ dẻo tại các nút. Trong phạm vi 200cm của 3 nút theo hướng giữa nhịp, dán sợi carbon hình chữ U dọc theo dầm để cải thiện khả năng chống cắt của 3 nút, như thể hiện trong Hình 2. Sau đó, đáy dầm được gia cố bằng cường độ uốn, sử dụng tấm sợi carbon và hai mảnh của mỗi đáy dầm. Điểm bắt đầu bắt đầu ở khoảng cách ngang 200cm từ giá đỡ và tiếp tục đến đầu kia ở khoảng cách ngang 200cm từ giá đỡ, như thể hiện trong Hình 3. Vì xe quá tải đi qua cầu là sự cố ngẫu nhiên và xét đến việc tăng thời gian thi công cầu, khả năng chịu lực của trụ và móng sẽ tăng dần, do đó không áp dụng biện pháp gia cố nào khác cho kết cấu phụ của cầu.

Cầu gia cố sợi carbon

(1) Sử dụng công nghệ kết cấu gia cường sợi carbon để gia cố cầu, quy trình đơn giản, thời gian thi công ngắn. Sau khi hoàn thành dự án, sau khi kiểm tra và nghiệm thu, thấy sợi carbon và bê tông liên kết chặt chẽ, không bị rỗng ruột, không bị tách rời. Chất lượng thi công gia cố được khách hàng đón nhận tốt, đạt được kết quả mong đợi, đảm bảo xe quá tải qua cầu an toàn.

(2)Do vật liệu sợi carbon mềm và nhẹ nên có thể xác định chiều dài và chiều rộng tùy ý theo nhu cầu, có thể dán và quấn tùy ý cho các nút phức tạp và vị trí không đều, do đó có phạm vi thích ứng rộng.

(3) Do vật liệu sợi carbon có khả năng chống ăn mòn mạnh nên có thể sử dụng rộng rãi trong việc gia cố và sửa chữa các công trình trong môi trường đặc biệt.