Giáo trình khai thác, kiểm định, gia cố sửa chữa cầu cống

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 1/152

GS. TS. NGUYỄN VIẾT TRUNG

GIÁO TRÌNH

KHAI THÁC, KIỂM ðỊNH,

GIA CỐ, SỬA CHỮA CẦU CỐNG

ðẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

HÀ NỘI - 2008

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 2/152

CHƯƠNG 1: KHAI THÁC CẦU ...................................................................................................... 5

1.1.Tổ chức quản lý khai thác cầu.................................................................................................................5

1.1.1. tổ chức............................................................................................................................................5

1.1.2. những tài liệu kỹ thuật cần thiết.....................................................................................................6

1.1.3.Một số vấn ñề cần lưu ý..................................................................................................................7

1.2- công tác ño ñạc theo dõi cầu..................................................................................................................8

1.2.1- theo dõi tình hình lòng sông dưới cầu. ..........................................................................................8

1.2.2- ño ñạc kích thước hình học............................................................................................................9

1.3. Bảo dưỡng mặt cầu và ñường ñầu cầu. ................................................................................................15

1.4. ðiều tra hư hỏng chung của kết cấu thép và kết cấu liên hợp thép - BTCT.........................................16

1.4.1. Nhận dạng các hư hỏng................................................................................................................17

1.4.2. ðiều tra các hư hỏng do mỏi........................................................................................................18

1.4.3. ðiều tra các hư hỏng do rỉ............................................................................................................22

1.4.4. ðiều tra các hư hỏng về mặt cơ học và phá hoại dòn...................................................................24

1.4.5. ðối với dầm thép liên hợp bản bê tông cốt thép. .........................................................................25

1.5. ðiều tra các hư hỏng chung của các kết cấu nhịp bằng bê tông, ñá xây, bê tông cốt thép...................25

1.5.1. Phân loại các vết nứt ( hình 1.9) ..................................................................................................25

1.6 - ðiều tra các liên kết trong kết cấu thép và bê tông cốt thép. ..............................................................29

1.6.1. ðiều tra liên kết ñinh tán..............................................................................................................30

1.6.4. ðiều tra liên kết hàn.....................................................................................................................33

1.7. ðiều tra gối cầu. ...................................................................................................................................36

1.7.1 Nguyên tắc chung .........................................................................................................................36

1.7.2 Các chỉ dẫn cơ bản........................................................................................................................37

1.8. ñiều tra mố trụ và móng. ......................................................................................................................38

1.8.1 ñiều tra vết nứt. .............................................................................................................................39

1.8.2 ñiều tra về chuyển vị. ....................................................................................................................40

1.9. ñiều tra ảnh hưởng của môi trường ăn mòn ñối với công trình cầu. ....................................................41

1.9.1 -ảnh hưởng môi trường ñến hiện tượng rỉ thép và cốt thép...........................................................41

1.9.2. tình trạng các bô nát hoá bê tông và ăn mòn ñối với bê tông.......................................................42

1.10. ñiều tra hậu quả của ñộng ñất, cháy, nổ, lở núi. .................................................................................43

1.11. sơ bộ phân cấp hạng trạng thái kỹ thuật cầu. .....................................................................................43

1.12. yêu cầu về hồ sơ ñiều tra các hư hỏng cầu khuyết tật. .......................................................................44

CHƯƠNG 2..................................................................................................................................... 47

THỬ NGHIỆM CẦU ....................................................................................................................... 47

2.1. Các vấn ñề chung .................................................................................................................................47

2.2.1. Mục ñích thử tải cầu và các trường hợp thử tải cầu ...................................................................47

2.1.2 nội dung công tác thử tải cầu .....................................................................................................48

2.1.3. tải trọng thử cầu .........................................................................................................................50

2.1.4. thử tải tĩnh..................................................................................................................................56

2.1.5. thử tải ñộng ................................................................................................................................57

2.2. phương pháp dùng ten-xơ-met ñể ño ứng suất...................................................................................57

2.2.1. Các loại ten-xơ-mét co học ........................................................................................................60

2.2.2. Ten-xơ-mét dây..........................................................................................................................62

2.2.3. Ten-xơ-mét ñIện ........................................................................................................................64

2.2.4. Các phương pháp ño ứng suất trong các bộ phận kết cấu cầu......................................................66

2.3- các máy ño ñộ võng và ño chuyển vị thẳng. .......................................................................................69

2.3.1 máy ño ñộ võng mác-xi-môp. .......................................................................................................70

2.3.2 ñồng hồ ño chuyển vị..................................................................................................................71

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 3/152

2.3.3. ñồng hồ ño biến dạng.................................................................................................................71

2.3.4 dụng cụ ño góc xoay ...................................................................................................................72

2.4. nhận xét các kết quả thử tĩnh ñối với cầu...........................................................................................73

2.4.1. xét ñộ võng...................................................................................................................................73

2.4.2. xét ứng suất................................................................................................................................75

2.5. các phương pháp và thiết bị ño thử ñộng ñối với cầu.............................................................................1

2.5.1. những vấn ñề chung .....................................................................................................................76

2.5.2. máy ño geiger.............................................................................................................................77

2.5.3. các máy ño dao ñộng kiểu dùng ñIện..........................................................................................80

2.6. xác ñịnh các ñặc trưng cơ lý và tính chất của vật liệu..........................................................................81

2.6.1. kim loại .......................................................................................................................................82

2.6.2. bêtông .......................................................................................................................................84

2.7- Phát hiện các khuyết tật và hư hỏng ẩn giấu........................................................................................87

2.7.1- Phương pháp âm thanh ................................................................................................................87

2.7.2. Phương pháp từ trường.................................................................................................................90

2.7.3- phương pháp tia rơn ghen và phương pháp tia gama...................................................................90

2.8. Xử lý kết quả ño và phân tích kết luận...............................................................................................91

2.8.1. Hệ số phân bố ngang hoạt tải .....................................................................................................91

2.8.2. xử lý số liệu do ứng biến..........................................................................................................92

2.8.3. Xử lý kết quả ño ñộng................................................................................................................93

2.8.4. - ðánh giá và nhận xét kết quả thử tải cầu ..................................................................................95

CHƯƠNG 3:..................................................................................................................................... 97

ðÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI .............................................................................................. 97

CỦA CẦU ðà QUA KHAI THÁC................................................................................................. 97

3.1. Khái niệm chung ..................................................................................................................................97

3.2. Công thức chung tính toán ñẳng cấp cầu thép ñường sắt. ....................................................................98

3.2.1. Xét kết cấu nhịp ...........................................................................................................................98

3.2.2. Xét ñoàn tàu. ................................................................................................................................99

3.3. Tính ñẳng cấp dầm chủ và hệ dầm mặt cầu .........................................................................................99

3.3.1. Nguyên tắc chung ........................................................................................................................99

3.3.2. Tính toán cường ñộ theo ứng suất pháp .....................................................................................100

3.3.3. Tính toán cường ñộ theo ứng suất tiếp.......................................................................................103

3.3.4. Tính toán theo cường ñộ của liên kết thép góc bản cánh với bản bụng ( bằng ñinh tán, bu lông

hoặc hàn)..............................................................................................................................................105

3.3.5. Tính toán theo ổn ñinh chung ....................................................................................................106

3.3.6. Tính toán theo ñiều kiện ổn ñịnh cục bộ của bản bụng có sườn ñứng tăng cường ở mặt cắt gối

dầm. .....................................................................................................................................................109

3.3.7. Tính toán theo ñiều kiện ổn ñịnh cục bộ của bản bụng dầm ......................................................109

3.3.8. Tính toán theo ñiều kiện mỏi .....................................................................................................110

3.3.9. Tính toán dầm dọc cụt................................................................................................................111

3.3.10. ðiều kiện tính toán liên kết dầm dọc với dầm ngang...............................................................113

3.3.11. Tính toán liên kết dầm ngang với dàn chủ. ..............................................................................114

3.4. Tính toán các bộ phận của dàn chủ ....................................................................................................115

3.4.1 Tính thanh chịu nén theo cường ñộ của bản giằn hay thanh giằng .............................................115

3.4.2. Tính toán thanh biên trên của dàn khi tà vẹt ñặt trực tiếp lên nó ...............................................116

3.4.3. Tính toán nút gối nhọn của dàn..................................................................................................116

3.4.4. Tính toán hệ liên kết và giằng gió..............................................................................................116

3.5. Xét ảnh hưởng của các hư hỏng và khuyết tật các bộ phận................................................................117

3.5.1. ảnh hưởng của sự giảm yếu bộ phận do gỉ.................................................................................117

3.5.2. ảnh hưởng của sự cong vênh của các cấu kiện...........................................................................117

3.5.3. ảnh hưởng của các lỗ thủng, các chỗ móp lõm và các vết nứt. ..................................................118

3.6. Tính toán các bộ phận ñược tăng cường. ...........................................................................................120

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 4/152

3.6.1. Năng lực chịu tải các cấu kiện kết cấu nhịp ñã ñược tăng cường bằng cách thêm thép, ñược xác

ñịnh như sau:........................................................................................................................................120

3.6.2. Năng lực chịu tải của cấu kiện bị nén, ñã ñược tăng cường bằng gỗ .........................................120

3.7. Các chỉ dẫn thực hành tính toán .........................................................................................................121

CHƯƠNG 4:................................................................................................................................... 123

SỬA CHỮA VÀ TĂNG CƯỜNG CẦU........................................................................................ 123

4.1. Các giải pháp kết cấu công nghệ sửa chữa kết cấu nhịp cầu thép. .....................................................123

4.1.1. Sửa chữa mặt cầu. ......................................................................................................................123

4.1.2. Thay thế các ñinh tán và bu lông hỏng ......................................................................................123

4.1.3. Sửa vết nứt .................................................................................................................................125

4.1.4. Sửa chỗ móp méo.......................................................................................................................126

4.1.5. Sửa cong vênh............................................................................................................................126

4.1.6. Sơn lại cầu thép..........................................................................................................................127

4.2. Các giải pháp kết cấu công nghệ sửa chữa kết cấu nhịp cầu BTCT...................................................129

4.2.1. Giải pháp chung:........................................................................................................................129

4.2.2. Chuẩn bị kết cấu trước khi sửa chữa..........................................................................................130

4.2.3. Tiêm vữa Xi măng hoặc keo Epoxi............................................................................................131

4.2.4. Dùng bê tông Polime và vữa ñặc biệt ñể vá các chỗ vỡ và bịt vết nứt.......................................133

4.2.5. Phun bê tông. .............................................................................................................................133

4.3. Các giải pháp kết cấu công nghệ sửa chữa mố trụ cầu.......................................................................134

4.4. Sửa chữa cầu ñá, cầu vòm bê tông, cống ...........................................................................................135

4.4.1. Sửa chữa cầu ñá và cầu bê tông .................................................................................................135

4.4.2.Sửa chữa cống.............................................................................................................................136

4.5. Các giải pháp kết cấu công nghệ tăng cường mở rộng kết cấu cầu thép. ...........................................137

4.5.1. Nguyên tắc chung ......................................................................................................................137

4.5.2. Tăng cường phần xe chạy ..........................................................................................................138

4.5.2. Tăng cường dầm chủ ñặc bụng ..................................................................................................140

4.5.3. Tăng cường dàn chủ...................................................................................................................142

4.5.4. Tính toán tăng cường kết cấu nhịp thép.....................................................................................145

4.6. Tăng cường kết cấu nhịp cầu BTCT, bêtông và ñá xây .....................................................................146

4.6.1 Thêm cốt thép .............................................................................................................................146

4.6.2 Dán bản thép ngoài bổ sung........................................................................................................148

4.6.3 Tạo dự ứng lực ngoài bổ sung.....................................................................................................148

4.6.4 Về cách tăng cường cầu vòm bêtông và cầu ñá. .........................................................................149

4.6.5 Tính toán tăng cường cầu BTCT cũ............................................................................................149

4.7. Các giải pháp kết cấu công nghệ tăng cường mố trụ cầu. ..................................................................149

4.7.1 Tăng cường trụ............................................................................................................................149

4.7.2 Tăng cường mố cầu.....................................................................................................................150

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 5/152

CHƯƠNG 1: KHAI THÁC CẦU

1.1.TỔ CHỨC QUẢN LÝ KHAI THÁC CẦU

1.1.1. TỔ CHỨC

Trong lĩnh vực ñường bộ hiện nay, các quốc lộ và cầu cống trên ñó chủ yếu do Cục

ñường bộ Việt Nam quản lý khai thác.Các cấp quản lý ñược phân từ cao xuống thấp như

sau:

- Cục ñường bộ Việt Nam.

- Các khu quản lý ñường bộ:

+ Khu QLðB - 2 (Phạm vi trong các tỉnh miền bắc )

+ Khu QLðB -4 (Phạm vi từ Thanh Hoá ñến Thừa Thiên Huế )

+ Khu QLðB -5 (Phạm vi từ Quảng Nam ñến Khánh Hoà)

+ Khu QLðB -7 (Phạm vi từ Ninh thuận trở vào và toàn miền Nam bộ )

- Các Phân khu quản lý ñường bộ

- Các hạt QLðB

- Các Cung QLðB, các cung quản lý cầu

Các cầu nhỏ và cống ñược các “Cung ñường “ quản lý cùng với tuyến.Riêng các cầu

lớn và cầu trung có thể do các “Cung quản lý cầu “chịu trách nhiệm phụ trách. Những cầu

Thăng Long, cầu Chương Dương do “ xí nghiệp quản lý “ của cầu ñó phụ trách.

Các sở giao thông công chính thuộc các tỉnh có nhiệm vụ quản lý mạng lưới tỉnh lộ

và huyện lộ và một số ñoạn quốc lộ trong phạm vi tỉnh,như vậy các cầu nhỏ và cầu trung

trong mạng lưới ñó do Sở GTCC quản lý khai thác.

Trong ngành ñường sắt Việt Nam, cao nhất là Liên hiệp ñường sắt Việt Nam, bên

dưới là các cấp thấp dần theo trình tự liệt kê như sau:

- Các liên hiệp ñường sắt khu vực:

+ Khu vực 1 (phạm vi từ miền bắc ñến Quảng Bình).

+ Khu vực 2 (phạm vi từ ðồng Hới (Quảng Bình) ñến Diêu Trì tỉnh Qui

Nhơn).

+ Khu vực 3 (phạm vi từ Diêu Trì ñến ga Sài Gòn ).

- Các xí nghiệp quản lý từng ñoạn tuyến.

- Các hạt quản lý ñường sắt

- Các cung quản lý ñường và Các cung quản lý cầu.

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 6/152

ðối với cầu lớn như cầu Long Biên có xí nghiệp quản lý khai thác cầu riêng.

Các ñơn vị quản lý cấp dưới nói chung có nhiệm vụ quản lý khai thác cầu ñường,

kiểm tra kỹ thuật của cầu ñường hàng ngày và ñịnh kỳ ñể phát hiện kịp thời các hư hỏng và

sửa chữa ngay. Trong các trường hợp ñặc biệt về kỹ thuật sẽ có sự hỗ trợ của các ñơn vị kỹ

thuật với chuyên môn sâu của các cấp quản lý cao như Sở GTCC,Cục ñường bộ,liên hiệp

ñường sắt và các cơ quan khác của Bộ GTVT.

Vài năm gần ñây, ñối với một số cầu lớn như cầu Thăng Long, Chương Dương, Bến

Thuỷ, các xí nghiệp quản lý cầu có thêm nhiệm vụ thu lệ phí qua cầu.

Cũng từ năm 1990 việc áp dụng máy tính ñiện tử trong các công tác quản lý kỹ thuật

cầu ñường dần dần phát triển. Cục ñường bộ, liên hiệp ñường sắt ñã có nhiều hệ thống máy

tính và các chương trình thích hợp ñể quản lý thống nhất các hồ sơ và kế hoạnh, trạng thái

kỹ thuật hệ thống cầu ñường của mình.Riêng các Sở GTVT thì việc này còn chưa ñược

thực hiện ñông ñều ở các tỉnh.

1.1.2. NHỮNG TÀI LIỆU KỸ THUẬT CẦN THIẾT

Công tác quản lý khai thác cầu trong các ngành ñường sắt vẫn giữ ñược nề nếp và hệ

thống từ ngày mới thành lập nên các văn bản pháp lý, các tài liệu kỹ thuật và tài liệu

nghiệp vụ cho các cán bộ ñều ñược thống nhất và chặt chẽ.

ðối với các ngành ñường bộ tuy chưa có luật ñường bộ Việt Nam nhưng các tài liệu

kỹ thuật và các hướng dẫn có tính pháp lý như các qui trình, qui phạm ñều ñã có. Tuy

nhiên do công tác quản lý còn phân tán nên nói chung các tài liệu có tính pháp lý trong

quản lý ñường bộ ñã thất lạc nhiều, không còn ñủ ở các cấp cơ sở trực tiếp quản lý cầu

ñường. ðây là một khó khăn trong việc nâng cao chất lượng quản lý khai thác cầu ñường

nói chung.

Hiện nay trong phạm vi quản lý của Cục ñường bộ Việt Nam, ñối với các cầu cống

nói chung ñã ñề ra một số chỉ tiêu chính chính cần quản lý kỹ thuật và ñưa vào hệ thống

thông tin trên máy như sau:

- Tên cầu

- Tỉnh

- Tên tuyến

- Lý trình

- Năm xây dựng

- Chiều dài toàn cầu

- Chiều rộng:

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 7/152

+Của phần xe chạy.

+Của lề ñi bộ

- Chiều cao khóng chế trên cầu :Cao ñộ mật cầu,cao ñộ ñáy cầu.

- Tải trọng:

+ Theo thiết kế ban ñầu

+ Theo thực tế hiện nay

- ðặc tính kỹ thuật :

+Mô tả loại kết cấu nhịp, sơ ñồ, chiều dài mỗi nhịp.

+ðặc ñiểm mặt cầu (gỗ,bê tông,BTCTT,ñá xây...)

+Mô tả cấu tạo hai mố :Vật liệu, kiểu mố, kiểu móng.

+ Mô tả cấu tạo các trụ : Vật liệu, kiểu, chiều cao, kiểu móng.

- ðặc ñiểm về ñịa chất

- Các mực nước:

+ Mức nước cao nhất.

+ Mức nước thấp nhất.

- Chiều cao và chiều rộng khống chế nhỏ nhất dưới cầu do nhu cầu thông thuyền

hay thuỷ lợi.

Các chỉ tiêu này chỉ là các chỉ tiêu tổng quát, ñược ñến trong hệ thống quản lý ở cấp

cao như Cục ñường bộ và các Khu QLðB. Ở các Cung quản lý cầu phải lập các hồ sơ

riêng cho từng cầu ñể theo dõi lâu dài.

Trong ngành ñường sắt, chỉ tiêu kỹ thuật cần quản lý mỗi cầu có nhiều chỉ tiêu hơn

nữa.

1.1.3.MỘT SỐ VẤN ðỀ CẦN LƯU Ý

Nhìn chung, công tác bảo dưỡng duy trì ñịnh ký ñối với các cầu ñường ñã ñược chú

ý nhiều, ñặc biệt trên tuyến ñường sắt Hà Nội -TP Hồ Chí Minh, các cầu dù to nhỏ ñều có

sổ sách theo dõi và ñược dọn dẹp vệ sinh, có kế hoạch sửa chữa, nâng cao hay thay thế nếu

cần thiết.

Trái lại, trong ngành ñường bộ, các cầu nói chung không ñược làm vệ sinh. Do ñó

hiện tượng hư hỏng hệ mặt cầu khe biến dạng, nước ngấm xuống thân dầm gây rỉ thép v.v..

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 8/152

có thể gặp ở khắp nơi. Rất ít cầu thép ñược chăm sóc ñúng mực và sơn lại, ngoại trừ các

cầu lớn như cầu Thăng Long.

Cần lưu ý rằng việc làm vệ sinh cho cầu thường xuyên bằng cách quét dọn, thông

cống thoát nước, dùng máy bơm nước với áp lực mạnh xói rửa các vị trí khe biến dạng,

ñầu nhịp và toàn bộ kết cấu nhịp là công việc không ñòi hỏi nhiều thiết bị, vật tư, nhân lực

nhưng có tác dụng hết sức quan trọng ñể kéo dài tuổi thọ và giữ tốt tình trạng kỹ thuật của

cầu.

1.2- CÔNG TÁC ðO ðẠC THEO DÕI CẦU

1.2.1- THEO DÕI TÌNH HÌNH LÒNG SÔNG DƯỚI CẦU.

Do ñiều kiện lịch sử ñể lại, các sông ở miền Bắc thường có ñê viền hai bên bờ, các

sông ở miền Nam và miền Trung thường không có ñê nên nước chảy tràn bờ khi có lũ.

ðiều kiện này ảnh hưởng ñến chế ñộ dòng chảy và các hiện tượng xói mòn, bồi ñắp ở các

khu vực cầu với các ñặc ñiểm khác nhau ở mỗi miền ñất nước. Người quản lý cầu cần lưu

ý vấn ñề này.

Bình thường lòng sông dưới cầu ít có biến ñộng, nhưng những năm gần ñây do nạn

phá rừng bừa bãi và các biến ñộng thời tiết khiến cho các ñiều kiện thuỷ văn ở các miền

ñều khác trước, gây ra những thay ñổi tình hình lòng sông dưỡi cầu. Vì vậy sau hoặc trong

những mùa lũ cần phải theo dõi những biến ñổi của lòng sông dưỡi cầu, ñặc biệt ñối với

cầu lớn và cầu trung.

Những nguyên nhân làm thay ñổi trạng thái lòng sông dưỡi cầu là :

- Khẩu ñộ cầu không ñủ khả năng thoát lũ.

- Công trình ñiều chỉnh lòng sông không có hoặc không ñáp ứng yêu cầu.

- Mái dốc ñường vào cầu, nón mố ñầu cầu không ñược gia cố ñủ mớc cần thiết ñể chống

xói lở.

- Có những công trình nào ñó mới ñược xây dựng ở thượng lưu hoặc hạ lưu gây ảnh

xấu ñến chế ñộ dòng chảy.

ðể phát hiện ñúng nguyên nhân cần phải có các tài liệu thống kê nhiều năm về số

liệu ño ñạc mặt cắt lòng sông và chế ñộ thuỷ văn cầu (các mực nước, các lưu tốc, hướng

dòng chảy chính v.v..).

ðể ño ñạc mặt cắt ngang sông dưới cầu thường cách 25m về phía thượng lưu cũng

như hạ lưu cầu và chính trục dọc cầu cần phải ño vẽ. Thời ñiểm ño nên ở trước và sau mỗi

mùa lũ. Nếu phát hiện có tình trạng xói cục bộ nhiều ở quanh trụ thì phải ño nhiều ñiểm ở

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 9/152

ñó. Nói chung nếu cầu dài quá 50m thì các ñiểm ño thường cách nhau chừng 10m. Nếu

cầu ngắn hơn 50m thì ño cách quãng 5m. Nếu cầu có kết cấu nhịp dàn nên thả các dây ño

từ các ñiểm nút dàn cho thụân tiện ño và vẽ.

Có thể ño từ kết cấu nhịp hay từ thuyền bằng phương pháp nào thuận tiện, ñủ chính

xác. Nói chung ở Việt Nam thường ño bằng cách buộc vật nặng. Nếu có máy ño sâu bằng

thuỷ âm thì hiện ñại hơn và nhanh hơn. Loại máy này ño thời gian phản hồi của sóng âm

thanh phát ra hướng xuống ñáy sông, từ ñó suy ra ñộ sâu của lòng sông. Nếu dùng dây ño

thì nên ñánh dấu cách quãng 20cm trên dây. ðể ñịnh ñúng vị trí ñiểm ño khi ño từ thuyền

có thể căng một dây thẳng ngang sông nếu sông nhỏ hoặc dùng phép ño kiểu toàn ñạc với

máy kinh vĩ trên bờ và mía dựng trên thuyền.

Kết quả ño sẽ ñược vẽ theo dạng mẫu như hình vẽ (trang bên).

1.2.2- ðO ðẠC KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC.

Mục ñích công tác này là ño và lập lại các bản vẽ mặt bằng, trắc dọc cầu, các mặt cắt

ngang ñặc trưng thực tế của cả cầu nói chung cũng như của từng bộ phận trong kết cấu

nhịp, mố trụ, móng, ñường ñầu cầu, các công trình phụ khác..

Phải căn cứ vào các tài liệu mới ño vẽ này các tài liệu thiết kế hoặc hoàn công cũng

như các tài liệu kiểm ñịnh cũ ñể ñánh giá vị trí chính xác của các bộ phận cầu trong không

gian và chất lượng cầu. Từ ñó nhận xét các nguyên nhân hư hỏng, sự chuyển vị hay biến

dạng của các bộ phận cầu theo thời gian.

1.2.2.1- ðo cao ñộ.

Phải cao ñạc bằng các máy cao ñạc có ñộ chính xác trung bình, sai số trung

phương ± 4mm trên 1km.

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 10/152

MNCN

MNTN

Lp=55.0 Lp=55.0

Cù ly lÎ Mùc n−íc Cao ®é lßng s«ng

TN CN

Hình 1.1. Mặt cắt ngang lòng sông dưới cầu

ðối với những cầu mà qua ñiều tra phát hiện ñang biến dạng lớn và có nhiều nghi

vấn cần dùng loại máy cao ñạc ñộ chính xác cao như Ni - 004 với sai số trung phương ±

5mm trên 1 km.

Phải ño ít nhất 2 lần từ các cọc mốc khác nhau ñể giảm sai số. Trong số ño ñạc cần

ghi rõ ñiều kiện ño: thời tiết, nhiệt ñộ khí quyển v.v..

Các vị trí ñặt mia ñược ñánh dấu sơn ñỏ và ghi chú trong bản vẽ cũng như bản thuyết

minh công tác cao ñạc.

Các dàn chủ ñược cao ñạc ở mạ dàn thượng lưu cũng như dàn hạ lưu. Mia phải ñược

ñặt tại các vị trí tương ứng của mọi nút ñã ñược ñánh dấu trước bằng sơn. Ví dụ: cùng ñặt

mia lên các tấm nằm ngang của bản cách các dầm ngang sát bản nút dàn.

Các tấm bê tông cốt thép ñược cao ñạc ít nhất tại 3 mặt cắt ñặc trưng (giữa nhịp, trên

gối). Trong mỗi mặt cắt phải cao ñạc 2 ñiểm bên phía thượng lưu và phía hạ lưu.

Nếu tại các chỗ dự ñịnh dặt mia trên kết cấu nhịp thép mà số lượng tấm bản thay ñổi

khác nhau hoặc có bản ñệm khác nhau thì phải ghi chú ñể xử lý kết quả ño sẽ qui ñổi theo

cùng một mức chuẩn.

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 11/152

Phải cao ñạc mọi dàn chủ, dầm phần xe chạy, bệ kê gối, ñỉnh 2 ray chính ở các ñiểm

ñặc trưng ñã chọn trước.

Kết quả cao ñạc phải ñược vẽ thành bản vẽ trắc dọc. Có thể vẽ chập từng cặp các bộ

phận giống nhau của phía hạ lưu và phía thượng lưu ñể phân biệt nhận xét sự biến dạng

của kết cấu.

Căn cứ vào trắc dọc và mặt bằng ñã ño vẽ ñược có thể ñưa ra các nhận xét trên cơ sở

những gợi ý sau ñây:

- Hình dạng ñều ñặn của trắc dọc có ñộ vồng xây dựng chứng tỏ là kết cấu nhịp có

chất lượng tốt.

- Hình dạng nhấp nhô, gãy khúc của trắc dọc có thể do sai sót lúc thi công, chế tạo và

lúc lắp dựng kết cấu nhịp, hoặc do biến dạng quá mức trong quá trình khai thác cầu.

- Nếu có các tài liệu ño vẽ cũ tương tự thì phải so sánh ñể xem có sự chênh lệch quá

lớn giữa các lần ño thì cần tìm nguyên nhân và ñề xuất cách khắc phục. Nếu chênh lệch ít

cũng cần phân tích nguyên nhân và ñánh giá khả năng khai thác cầu liên tục.

1.2.2.2 ðo vẽ mặt bằng.

1.2.2.2.1 ðo vẽ mặt bằng kết cấu nhịp.

ðể ño vẽ mặt bằng kết cấu nhịp và ñường ray trên ñó cũng như của mố trụ và ñường

ñầu cầu, phải dùng máy kinh vĩ có sai số không quá ±15”, thước thép, máy ño dài kiểu ánh

sáng...

Quy ước ño trục dọc kết cấu nhịp là ñường ñi qua ñiểm của hai dầm ngang hai ñầu

nhịp.

Mặt bằng của kết cấu nhịp thường ñược vẽ theo các vị trí tâm nút dàn ở ñộ cao có

mặt phẳng phần xe chạy. Khi có ñiều kiện nên ño cả mặt bằng của hai mặt phẳng biên trên

và biên dưới của dàn. Từ ñó sẽ phân tích mức ñộ biến dạng ngang của kết cấu dưới tác

dụng cuả tĩnh tải.

Sau khi ño vẽ mặt bằng dàn chủ nếu phát hiện thấy các lỗ sai lệch ñột ngột của các

nút dàn riêng lẻ nào ñó có với vị trí thiết kế của nó thì cần kiểm tra kỹ bổ sung ngay về tình

trạng hệ liên kết dọc và hệ liên kết ngang của dàn chủ.

Khi kiểm tra phát hiện các sai lệch lớn của vị trí các bộ phận kết cấu nhịp trên mặt

bằng thì cần kiểm toán ảnh hưởng của các sai lệch ñó ñến ñiều kiện chịu lực (sự quá tải)

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 12/152

của các bộ phận kết cấu. Riêng ñối với cầu dàn có ñường xe chạy dưới thì phải kiểm tra

thêm về khổ giới hạn thông xe.

1.2.2.2.2 -ðo vẽ mặt cắt mố trụ, ñường ñầu cầu.

Yêu cầu ño vị trí các ñiểm ñặc trưng ñể có thể vẽ ñúng hình dạng thực tế cơ bản của

từng mố trụ trên mặt bằng.

Khi ño vẽ cần ñối chiếu với các hồ sơ lưu trữ ñể nhận xét. ðối với ñường ñầu cầu chỉ

cần vẽ sơ hoạ và mô tả nếu có ñường cong.

1.2.2.3 - ðo vẽ các mặt cắt ngang của các bộ phận kết cấu.

ðối với các bộ phận kết cấu bằng thép, ñặc biệt là dàn thép, phải ño ñạc kích thước

mặt cắt ngang thực tế của các bộ phận chịu lực: các thanh dàn chủ, dầm dọc, dầm ngang,

hệ liên kết, gối cầu v.v.. Chú ý ghi rõ chiều dày thép còn lại sau khi bỏ phần rỉ.

Trường hợp có ñủ hồ sơ cũ thì chỉ cần ño ñạc một số bộ phận nghi ngờ hoặc bị rỉ

nặng cần kiểm tra xem xét kết cấu thực có giống với kích thước trong hồ sơ cũ hay không.

Nếu chúng giống nhau về cơ bản thì không cần ño tỉ mỉ.

Dụng cụ ño là thước thép, thước cặp, các thước ño khe hở, dây dọi, ê-ke thép.

ðối với kết cấu nhịp bằng bê tông, ñá xây, bê tông cốt thép chỉ cần ño tại các mặt cắt

ñặc trưng ñại diện,nhưng ít nhất cũng phải ño ở mặt cắt giữa nhịp, mặt cắt 1/4, mặt cắt gối.

Ngoài ra cần phải ño ở mặt cắt nào ñó hư hỏng ñến mức có thể ảnh hưởng xấu ñến năng

lực chịu tải của kết cấu.

ðối với bộ phận bằng thép ñã bị cong phải dùng 1 dây thép căng thẳng giữa 2 ñầu bộ

phận ñó rồi ño khoảng cách từ ñiểm ñặc trưng trên ñoạn cong vênh ñến dây thép căng ñó.

Kết quả ño ñể phục vụ cho việc tính toán lại bộ phận này.

Sai số ño cho phép như sau:

+ ðối với kết cấu thép ±0,5mm.

+ ðối với kết cấu ñã xây, bê tông cốt thép ±0,5cm.

Phải ño ít nhất hai lần lặp, nếu không ñạt sai số nói trên thì phải ño lại lần ba theo

xác suất thống kê.

Kết quả ño phải ñược thể hiện trên các bản vẽ chi tiết, có kèm theo lời chú thích cần

thiết.

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 13/152

Những chỗ sai lệch lớn về kích thước cong vênh phải ñược ñánh dấu bằng sơn ñỏ lên

kết cấu và ghi rõ trên bản vẽ.

1.2.2.4. Nội dung cơ bản của các bản vẽ kết quả ño ñạc.

1.2.2.4.1. Bản vẽ bố trí chung mặt ñứng cần thể hiện rõ.

- Dạng kết cấu nhịp thép, bê tông cốt thép, ñá xây, bê tông v.v..

- Dạng mố trụ.

- Mặt cắt lòng sông có thể hiện lỗ khoan ñịa chất( nếu có ).

Các kích thước chủ yếu:

- Chiều dài toàn cầu

- Chiều dài kết cấu nhịp của mỗi nhịp.

- Chiều dài nhịp tính toán của mỗi nhịp.

- Khẩu ñộ thoát nước.

- Chiều cao các thanh ñứng của dàn.

- Cao ñộ ñỉnh dầm dọc ở 2 ñầu, sát với dầm ngang của mỗi khoan dàn chủ.

- Cao ñộ tại các ñiểm mạ hạ (hoặc mạ thượng ) của dàn thượng lưu và dàn hạ lưu

(ở hai ñầu dầm ngang sát bản nút dàn).

- Cao ñộ ñỉnh ray tại các ñiểm phía trên các dầm ngang.

- Cao ñộ tìm gối ở cao ñộ kê gối.

- Cao ñộ các ñỉnh mũ mối, trụ, ñộ dốc ở ñó.

- Cao ñộ ñỉnh tường trước và ñỉnh tường cách mố.

- Cao ñộ vai ñường hai ñầu cầu.

- Cao ñộ ñịnh chóp nón hai mố.

- Chiều dài mố.

- ðộ dốc nón hai mố, vị trí chân nón mố.

- Cao ñộ mức nước cao nhất, thấp nhất trong ngày ñiều tra.

- Cao ñộ mức nước lũ cao nhất lịch sử.

- Loại ray, loại tà vẹt trên cầu.

- Ghi chú về mốc cao ñạc và các cọc mốc ñịnh vị ñã dùng ñể ño ñạc.

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 14/152

1290

7x500 5x500

1210

§iÓm ®Çu ®o¹n cong §iÓm cuèi ®o¹n cong

6000

Hình 1.2. Ví dụ cách ño thanh bị cong vênh

1.2.2.4.2. Bản vẽ bố trí chung mặt bằng.

Yêu cầu thể hiện:

- Sơ họa ñường ray hai ñầu cầu, trên cầu, ñường công hay ñường thẳng.

- ðường tim dọc hai mố.

- ðường tim gốc ( dọc cầu ) lấy ñường tim hai mố làm chuẩn ñể so sánh.

- ðường tim các dầm dọc.

- ðường tim các dàn chủ (mạ hạ và mạ thượng ).

- ðường tim hai ray.

- Sơ hoạ dàn chủ, dầm dọc, dầm ngang, dầm dọc cụt, hệ liên kết dọc.

1.2.2.4.3. Bản vẽ mặt cắt ngang các kết cấu nhịp.

Yêu cầu thể hiện:

- Cấu tạo mặt cắt ngang kết cấu nhịp ở vị trí ñầu kết cấu nhịp và giữa kết cấu

nhịp, vị trí có chốt của nhịp ñeo.

- Khoảng cách hai dàn chủ, bề rộng thanh ñứng, bề rộng các thanh biên dàn,

khoảng cách các dầm dọc.

- ðối với kết cấu nhịp bê tông cốt thép, ñá xây, bê tông cũng phải vẽ mặt cắt ñại

diện ñã nêu ở mục 2.4.3.2.

1.2.2.4.4. Các bản vẽ cấu tạo và kích thước chi tiết của các bộ phận kết cấu nhịp.

Cần vẽ riêng biệt dàn nhủ thượng lưu và dàn nhủ hạ lưu, bao gồm: Mọi thanh dàn,

qui cách các thép hình, thép bản, dạng mặt cắt tổ hợp của chúng,vị trí các chi tiết thép bị

cắt ñứt, vị trí và qui cách kích thước các bản phủ nối( thép góc nối ),cự ly kết quả ñiều tra

bằng cách ñục rãnh thăm dò hoặc dùng máy nội soi, nếu có hồ sơ lưu trữ cũng cần ghi rõ).

GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 15/152

Cần thể hiện ñủ các hình vẽ trên mặt chiếu ñứng, mặt bằng và mặt cắt ngang của các

bộ phận sao cho ñủ cần hco tính toán và ñánh giá năng lực chịu tải của chúng.

ðối với các thanh trong hệ liên kết dọc và hệ liên kết ngang cũng cần ño vẽ như ñối

với các thanh dàn chủ nhưng có thể với mức ñộ sơ sài hơn.

1.2.2.4.5 Bản vẽ gối.

Yêu cầu thể hiện:

- Kích thước chi tiết mặt bằng các thớt gối

- Chiều dày của thớt gối.

- Chiều dài và ñường kính thớt gối

- Chiều dài và ñường kính các con lăn.

- Số lượng và khoảng cách giữa các con lăn, bề rộng con lăn cắt vát ( nếu có ).

- Cấu tạo gối cao su - thép ( nếu có ).

- Các kích thước của các bệ kê gối.

1.3. BẢO DƯỠNG MẶT CẦU VÀ ðƯỜNG ðẦU CẦU.

Quy ước coi việc kiểm tra bảo dưỡng mặt cầu có liên quan ñến các bộ phận kết cấu

sau:

- Các lớp phủ phần xe chạy cầu ô tô.

- Các kết cấu, ray, tà vẹt, phụ kiện, ba lát của cầu ñường sắt.

- Các hệ thống thoát nước mặt cầu ( ống nước ).

- Vỉa hè, lan can, rải phân cách, rải bảo vệ.

- Các cột ñèn trên cầu và ñường ñầu cầu.

- Các khe biến dạng.

- Các bản quá ñộ

- Các biển báo cho giao thông trên cầu và giao thông ñường thuỷ dưới cầu.

Hầu hết các cầu ở Việt Nam ñều có hư hỏng ở ống thoát nước và khe biến dạng. Tình

trạng ñất, rác làm tắc ống và bịt kín khe biến dạng là nguyên nhân chính, mặt khác về thiết

kế vẫn chưa chú ý ñúng mức. Do ống nước hỏng nên nước ngấm ñọng gây ra suy thoái bê

tông mặt cầu và bê tông dầm, gây rỉ nặng cho các bộ phận dầm thép làm giảm ñộ bền và

tuổi thọ cầu. ðặc biệt ở các cầu BTCT cũ của ñường sắt, nước ñọng trong máng ba lát lâu

ngày suy thoái nặng cho bê tông.

Hư hỏng phổ biến nữa trên các cầu ñường bộ và các lớp phủ mặt cầu bị bong tróc,

mất hết ñộ dốc ngang thoát nước mặt cầu, gây ra các hóc lóm chứa nước mà không ñược