Giáo trình Kiểm định và khai thác cầu (Phần 1)

66 trang ngocly 1370

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Kiểm định và khai thác cầu (Phần 1)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_kiem_dinh_va_khai_thac_cau_phan_1.pdf

Nội dung text: Giáo trình Kiểm định và khai thác cầu (Phần 1)

KIỂM ĐỊNH VÀ KHAI THÁC CẦU 1
MỤC LỤC CHƢƠNG MỞ ĐẦU: 2 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 5 1.1. Khái quát về môn học: 5 1.2. Tình hình khai thác cầu ở Việt Nam. 5 1.3. Yêu cầu chung của công tác quản lý khai thác 6 1.4. Tổ chức bảo dƣỡng và sửa chữa. 7 CHƢƠNG 1 9 KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ PHÂN LOẠI 9 CHẤT LƢỢNG KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH 9 1.1. Khái niệm chung 9 1.2- công tác đo đạc theo dõi cầu 9 1.3. Bảo dƣỡng mặt cầu và đƣờng đầu cầu. 15 1.4. Điều tra hƣ hỏng chung của kết cấu thép và kết cấu liên hợp thép - BTCT 16 1.5. Điều tra các hƣ hỏng chung của các kết cấu nhịp bằng bê tông, đá xây, bê tông cốt thép. 23 1.6 - Điều tra các liên kết trong kết cấu thép và bê tông cốt thép. 27 1.7. Điều tra gối cầu. 32 1.8. điều tra mố trụ và móng 34 1.9. điều tra ảnh hƣởng của môi trƣờng ăn mòn đối với công trình cầu. 36 1.10. điều tra hậu quả của động đất, cháy, nổ, lở núi. 38 1.11. sơ bộ phân cấp hạng trạng thái kỹ thuật cầu. 38 1.12. yêu cầu về hồ sơ điều tra các hƣ hỏng cầu khuyết tật. 38 CHƢƠNG 2 41 THỬ NGHIỆM CẦU 41 2.1. Các vấn đề chung 41 2.2. phƣơng pháp dùng ten-xơ-met để đo ứng suất 49 2.3- các máy đo độ võng và đo chuyển vị thẳng. 59 2.4. nhận xét các kết quả thử tĩnh đối với cầu. 62 2.5. các phƣơng pháp và thiết bị đo thử động đối với cầu. 64 2.6. xác định các đặc trƣng cơ lý và tính chất của vật liệu. 67 2.7- Phát hiện các khuyết tật và hƣ hỏng ẩn giấu 72 2.7.2. Phƣơng pháp từ trƣờng 75 2.8. Xử lý kết quả đo và phân tích kết luận 76 2
CHƢƠNG 3: 81 ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI 81 CỦA CẦU ĐÃ QUA KHAI THÁC 81 3.1. Khái niệm chung 81 3.2. Công thức chung tính toán đẳng cấp cầu thép đƣờng sắt. 81 3.3. Tính đẳng cấp dầm chủ và hệ dầm mặt cầu 83 3.4. Tính toán các bộ phận của dàn chủ 97 3.5. Xét ảnh hƣởng của các hƣ hỏng và khuyết tật các bộ phận 98 3.6. Tính toán các bộ phận đƣợc tăng cƣờng 101 3.7. Các chỉ dẫn thực hành tính toán 102 CHƢƠNG 4: 103 SỬA CHỮA VÀ TĂNG CƢỜNG CẦU 103 4.1. Các giải pháp kết cấu công nghệ sửa chữa kết cấu nhịp cầu thép. 103 4.2. Các giải pháp kết cấu công nghệ sửa chữa kết cấu nhịp cầu BTCT. 108 4.3. Các giải pháp kết cấu công nghệ sửa chữa mố trụ cầu. 112 4.4. Sửa chữa cầu đá, cầu vòm bê tông, cống 113 4.5. Các giải pháp kết cấu công nghệ tăng cƣờng mở rộng kết cấu cầu thép. 115 4.6. Tăng cƣờng kết cấu nhịp cầu BTCT, bêtông và đá xây 122 4.7. Các giải pháp kết cấu công nghệ tăng cƣờng mố trụ cầu. 125 3
CHƢƠNG MỞ ĐẦU: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 1.1. KHÁI QUÁT VỀ MÔN HỌC: - Hầm, tƣờng chắn, cầu cống là công trình nhân tạo trên đƣờng có thời hạn phục vụ và giá trị lớn. Chúng thƣờng xuyên chịu tác động của tải trọng, môi trƣờng thiên nhiên và các thay đổi điều kiện bất thƣờng trong quá trình khai thác. Hơn nữa, nhu cầu vận tải tăng dẫn đến bất cập, ảnh hƣởng đến điều kiện khai thác và bản thân công trình bị giảm cấp - Việc thay đổi công trình không phải dễ dàng lúc nào cũng có thể thực hiện đƣợc nên cần phải phát triển công tác sửa chữa hƣ hỏng, khôi phục mở rộng tăng cƣờng. Nội dung chính của môn học  Cung cấp kiến thức và sự hiểu biết để kiểm tra, khắc phục những hƣ hỏng, khuyết tật của công trình giao thông.  Các phƣơng pháp đo đạc, thử nghiệm để đánh giá năng lực chịu tải cũng nhƣ đánh giá năng lực công trình  Những phƣơng pháp sửa chữa, cải tạo, tăng cƣờng nhằm khôi phục những hƣ hại và nâng cao năng lực chịu tải 1.2. TÌNH HÌNH KHAI THÁC CẦU Ở VIỆT NAM. 1.2.1. TÌNH TRẠNG CẦU CỐNG Ở NƢỚC TA HIỆN NAY. Hiện nay ở nƣớc ta có khá nhiều công trình cầu cống quy mô không lớn, có tiêu chuẩn kỹ thuật thấp, xây dựng từ khá lâu, thời gian khai thác dài, chịu ảnh hƣởng nhiều của thời tiết khắc nghiệt cũng nhƣ chiến tranh. 1.2.2. TÌNH TRẠNG QUẢN LÝ VÀ KHAI THÁC: - Việc quản lý và khai thác đối với ngành đƣờng sắt tƣơng đối hệ thống, do Ban quản lý công trình của Ban Cơ sơ hạ tầng Liên hiệp Đƣờng sắt Việt Nam - Việc quản lý và khai thác đối với ngành đƣờng bộ do cục quản lý đƣờng bộ có chức năng quản lý và khai thác các công trình nhân tạo trên đƣờng. - Tình trạng quản lý cho đến nay là thiếu tính hệ thống, không rõ ràng, trách nhiệm các đơn vị chồng chéo với nhau. Liên hiệp các xí nghiệp giao thông vận tải gồm có: Khu quản lý đƣờng bộ (quản lý và khai thác) Tổng công ty xây dựng công trình giao thông. 5
Trên mạng lƣới đƣờng sắt cũng nhƣ đƣờng bộ nƣớc ta đều có nhận xét chung: Chất lƣợng công trình không ngừng suy giảm và xuống cấp, giá thành vận tải không thể hạ thấp, chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu giao thông một cách hiệu quả. Sự thiếu hụt kinh phí và vốn đầu tƣ cho công tác khôi phục sửa chữa. Việc quản lý lỏng lẻo, kiểm tra không thƣờng xuyên và thiếu hệ thống, không có tiêu chuẩn để đánh giá công trình, phƣơng pháp kiểm tra và kỹ thuật chẩn đoán rất lạc hậu. Vì vậy càng làm cho tình trạng công trình xuống cấp trầm trọng và gây trở ngại lớn cho vận tải (hạn chế tốc độ, hạn chế tải trọng) 1.2.3. KẾT LUẬN: Cùng với thiết kế và xây dựng công trình mới, những vấn đề mà ngành GTVT đề cập và giả quyết hiện nay là: Đổi mới tổ chức, cơ chế và phƣơng pháp làm việc của hệ thống quản lý công trình Nâng cao trình độ, kỹ thuật kiểm tra, đánh giá chất lƣợng công trình, áp dụng những tiên tiến và có hiệu quả để chẩn đoán hƣ hỏng và khuyết tật của công trình. Đề xuất các giải pháp sửa chữa, cải tạo hoặc tăng cƣờng một cách hợp lý có hiệu quả. Đó là những công việc cấp thiết có tính sống còn của sự nghiệp phát triển ngành GTVT, góp phần để ngành hoàn thành chức năng và vai trò của mình đối với việc xây dựng và phát triển nền kinh tế quốc dân. 1.3. YÊU CẦU CHUNG CỦA CÔNG TÁC QUẢN LÝ KHAI THÁC Mục tiêu chủ yếu của ngành giao thông là an toàn vận tải, năng lực vận tải ổn định. Khi nền kinh tế quốc dân phát triển, ngành Giao thông Vận tải có nghĩa vụ bảo đảm sự tăng trƣởng về khả năng vận tải trong điều kiện trang bị kỹ thuật của có sở hạ tầng hiện có với điều kiện ổn định và an toàn. Công tác quản lý khai thác cầu trong các ngành đƣờng sắt vẫn giữ đƣợc 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 đều đƣợc thống nhất và chặt chẽ. Đối với các ngành đƣờng bộ tuy chƣa có luật đƣờng bộ Việt Nam nhƣng các tài liệu kỹ thuật và các hƣớng dẫn có tính pháp lý nhƣ các qui trình, qui phạm đều đã có. Tuy nhiên do công tác quản lý còn phân tán nên nói chung các tài liệu có tính pháp lý trong quản lý đƣờng bộ đã thất lạc nhiều, không còn đủ ở các cấp cơ sở trực tiếp quản lý cầu đƣờng. Đây là một khó khăn trong việc nâng cao chất lƣợng quản lý khai thác cầu đƣờng nói chung. Hiện nay trong phạm vi quản lý của Cục đƣờng bộ Việt Nam, đối với các cầu cống nói chung đã đề ra một số chỉ tiêu chính chính cần quản lý kỹ thuật và đƣa vào hệ thống thông tin trên máy nhƣ sau: - Tên cầu - Tỉnh - Tên tuyến - Lý trình - Năm xây dựng - Chiều dài toàn cầu 6
- Chiều rộng: + Của phần xe chạy. + Của lề đi bộ - Chiều cao khống chế trên cầu: Cao độ mặt cầu, cao độ đáy cầu. - Tải trọng: + Theo thiết kế ban đầu + Theo thực tế hiện nay - Đặc tính kỹ thuật: + Mô tả loại kết cấu nhịp, sơ đồ, chiều dài mỗi nhịp. + Đặc điểm mặt cầu (gỗ, bê tông, BTCT, đá 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. - Đặc điểm về địa chất - Các mực nƣớc: + Mực nƣớc cao nhất. + Mực nƣớc thấp nhất. - Chiều cao và chiều rộng khống chế nhỏ nhất dƣới cầu do nhu cầu thông thuyền hay thuỷ lợi. - Các chỉ tiêu này chỉ là các chỉ tiêu tổng quát, đƣợc đến trong hệ thống quản lý ở cấp cao nhƣ Cục đƣờng bộ và các Khu Quản lý đƣờng bộ. Ở các Cung Quản lý cầu phải lập các hồ sơ riêng cho từng cầu để theo dõi lâu dài mãi. - Trong nghành đƣờng sắt, chỉ tiêu kỹ thuật cần quản lý mỗi cầu có nhiều chỉ tiêu hơn nữa. 1.4. TỔ CHỨC BẢO DƢỠNG VÀ SỬA CHỮA. Công tác bảo dƣỡng do các hạt cầu đƣờng đảm nhiệm (trong đó có các đoạn - khu), bao gồm 2 nội dung: + Bảo dƣỡng thƣờng xuyên. + Sửa chữa lớn 1.4.1. BẢO DƢỠNG THƢỜNG XUYÊN - Làm sạch thanh do thải rác và chất bẩn ở các chi tiết, bộ phận của kết cấu cầu (liên kết, hốc tiết điểm, bầu dầm, rãnh, ống thoát nƣớc. - Sửa chữa tại chỗ những hƣ hỏng và khuyết tật nhẹ ở những thanh riêng biệt và không yêu cầu chi phí lớn: + Thay tà vẹt cầu + Tróc sơn cục bộ + Siết lại các bu lông hoặc thay một vài đinh tán. 7
1.4.2. SỬA CHỮA LỚN Công tác này đƣợc tiến hành sau khi có kết quả kiểm tra, chẩn đoán kỹ thuật có phƣơng án chi tiết cho việc sửa chữa, có kế hoạch và dự toán. Công tác sửa chữa lớn bao gồm: + Thay thế hệ thống tà vẹt cầu, làm lại toàn bộ lớp phủ mặt cầu + Tiến hành tăng cƣờng các thanh và các bộ phận không đủ năng lực chịu tải. + Tiến hành sơn lại toàn cầu. + Mở rộng khổ giới hạn và cải tạo khổ giới hạn. + Xây dựng lại từng phần của mố trụ Trong khi tiến hành sửa chữa lớn vẫn tiếp tục công tác bảo dƣỡng thƣờng xuyên. Tất cả các số liệu đặc trƣng của công trình trƣớc và sau khi sửa chữa đƣợc ghi chép đầy đủ và lƣu vào trong hồ sơ. 8
CHƢƠNG 1 KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ PHÂN LOẠI CHẤT LƢỢNG KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH 1.1. KHÁI NIỆM CHUNG * Mục đích: Đánh giá hiện trạng của công trình đang đƣợc khai thác. Trên cơ sở đó xây dựng các khuyến cáo (đề nghị) về việc tiếp tục sử dụng công trình. * Yêu cầu: - Cần phải nghiên cứu kỹ tất cả các hồ sơ kỹ thuật của công trình còn đƣợc lƣu trữ trƣớc khi tiến hành kiểm tra. - Việc kiểm tra cần đƣợc tiến hành đối với tất cả các bộ phận công trình nhằm thu thập các số liệu tin cậy về sự làm việc của công trình. * Tác dung của công tác kiểm tra: Trên cơ sở các số liệu kiểm tra (chẩn đoán kỹ thuật công trình) ngƣời ta có thể đánh giá đƣợc hiện trạng chất lƣợng công trình, xác định đƣợc năng lực chịu tải, khả năng tiếp tục sử dụng cũng nhƣ đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao độ tin cậy và tuổi thọ hoặc đƣa ra những chế độ thay đổi việc khai thác công trình. 1.2- CÔNG TÁC ĐO ĐẠC THEO DÕI CẦU 1.2.1- THEO DÕI TÌNH HÌNH LÕNG SÔNG DƢỚI CẦU. Do điều kiện lịch sử để lại, các sông ở miền Bắc thƣờng có đê viền hai bên bờ, các sông ở miền Nam và miền Trung thƣờng không có đê nên nƣớc chảy tràn bờ khi có lũ. Điều kiện này ảnh hƣởng đến chế độ dòng chảy và các hiện tƣợng xói mòn, bồi đắp ở các khu vực cầu với các đặc điểm khác nhau ở mỗi miền đất nƣớc. Ngƣời quản lý cầu cần lƣu ý vấn đề này. Bình thƣờng lòng sông dƣới cầu ít có biến động, nhƣng những năm gần đây do nạn phá rừng bừa bãi và các biến động thời tiết khiến cho các điều kiện thuỷ văn ở các miền đều khác trƣớc, gây ra những thay đổi tình hình lòng sông dƣỡi cầu. Vì vậy sau hoặc trong những mùa lũ cần phải theo dõi những biến đổi của lòng sông dƣỡi cầu, đặc biệt đối với cầu lớn và cầu trung. Những nguyên nhân làm thay đổi trạng thái lòng sông dƣỡi cầu là: - Khẩu độ cầu không đủ khả năng thoát lũ. - Công trình điều chỉnh lòng sông không có hoặc không đáp ứng yêu cầu. - Mái dốc đƣờng vào cầu, nón mố đầu cầu không đƣợc gia cố đủ mớc cần thiết để chống xói lở. - Có những công trình nào đó mới đƣợc xây dựng ở thƣợng lƣu hoặc hạ lƣu gây ảnh xấu đến chế độ dòng chảy. 9
Để phát hiện đúng nguyên nhân cần phải có các tài liệu thống kê nhiều năm về số liệu đo đạc mặt cắt lòng sông và chế độ thuỷ văn cầu (các mực nƣớc, các lƣu tốc, hƣớng dòng chảy chính v.v ). Để đo đạc mặt cắt ngang sông dƣới cầu thƣờng cách 25m về phía thƣợng lƣu cũng nhƣ hạ lƣu cầu và chính trục dọc cầu cần phải đo vẽ. Thời điểm đo nên ở trƣớc và sau mỗi mùa lũ. Nếu phát hiện có tình trạng xói cục bộ nhiều ở quanh trụ thì phải đo nhiều điểm ở đó. Nói chung nếu cầu dài quá 50m thì các điểm đo thƣờng cách nhau chừng 10m. Nếu cầu ngắn hơn 50m thì đo cách quãng 5m. Nếu cầu có kết cấu nhịp dàn nên thả các dây đo từ các điểm nút dàn cho thụân tiện đo và vẽ. Có thể đo từ kết cấu nhịp hay từ thuyền bằng phƣơng pháp nào thuận tiện, đủ chính xác. Nói chung ở Việt Nam thƣờng đo bằng cách buộc vật nặng. Nếu có máy đo sâu bằng thuỷ âm thì hiện đại hơn và nhanh hơn. Loại máy này đo thời gian phản hồi của sóng âm thanh phát ra hƣớng xuống đáy sông, từ đó suy ra độ sâu của lòng sông. Nếu dùng dây đo thì nên đánh dấu cách quãng 20cm trên dây. Để định đúng vị trí điểm đo khi đo từ thuyền có thể căng một dây thẳng ngang sông nếu sông nhỏ hoặc dùng phép đo kiểu toàn đạc với máy kinh vĩ trên bờ và mía dựng trên thuyền. Kết quả đo sẽ đƣợc vẽ theo dạng mẫu nhƣ hình vẽ 1.1 1.2.2- ĐO ĐẠC KÍCH THƢỚC HÌNH HỌC. Mục đích công tác này là đo và lập lại các bản vẽ mặt bằng, trắc dọc cầu, các mặt cắt ngang đặc trƣng thực tế của cả cầu nói chung cũng nhƣ của từng bộ phận trong kết cấu nhịp, mố trụ, móng, đƣờng đầu cầu, các công trình phụ khác Phải căn cứ vào các tài liệu mới đo vẽ này các tài liệu thiết kế hoặc hoàn công cũng nhƣ các tài liệu kiểm định cũ để đánh giá vị trí chính xác của các bộ phận cầu trong không gian và chất lƣợng cầu. Từ đó nhận xét các nguyên nhân hƣ hỏng, sự chuyển vị hay biến dạng của các bộ phận cầu theo thời gian. 1.2.2.1- Đo cao độ. Phải cao đạc bằng các máy cao đạc có độ chính xác trung bình, sai số trung phƣơng 4mm trên 1km. Lp=55.0 Lp=55.0 MNCN MNTN Mùc n•íc Cù ly lÎ TN CN Cao ®é lßngs«ng Hình 1.1. Mặt cắt ngang lòng sông dưới cầu 10
Đối với những cầu mà qua điều tra phát hiện đang biến dạng lớn và có nhiều nghi vấn cần dùng loại máy cao đạc độ chính xác cao nhƣ Ni - 004 với sai số trung phƣơng 5mm trên 1 km. Phải đo ít nhất 2 lần từ các cọc mốc khác nhau để giảm sai số. Trong số đo đạc cần ghi rõ điều kiện đo: thời tiết, nhiệt độ khí quyển v.v Các vị trí đặt mia đƣợc đánh dấu sơn đỏ và ghi chú trong bản vẽ cũng nhƣ bản thuyết minh công tác cao đạc. Các dàn chủ đƣợc cao đạc ở mạ dàn thƣợng lƣu cũng nhƣ dàn hạ lƣu. Mia phải đƣợc đặt tại các vị trí tƣơng ứng của mọi nút đã đƣợc đánh dấu trƣớc bằng sơn. Ví dụ: cùng đặt mia lên các tấm nằm ngang của bản cách các dầm ngang sát bản nút dàn. Các tấm bê tông cốt thép đƣợc cao đạc ít nhất tại 3 mặt cắt đặc trƣng (giữa nhịp, trên gối). Trong mỗi mặt cắt phải cao đạc 2 điểm bên phía thƣợng lƣu và phía hạ lƣu. Nếu tại các chỗ dự định đặt mia trên kết cấu nhịp thép mà số lƣợng tấm bản thay đổi khác nhau hoặc có bản đệm khác nhau thì phải ghi chú để xử lý kết quả đo sẽ qui đổi theo cùng một mức chuẩn. Phải cao đạc mọi dàn chủ, dầm phần xe chạy, bệ kê gối, đỉnh 2 ray chính ở các điểm đặc trƣng đã chọn trƣớc. Kết quả cao đạc phải đƣợc vẽ thành bản vẽ trắc dọc. Có thể vẽ chập từng cặp các bộ phận giống nhau của phía hạ lƣu và phía thƣợng lƣu để phân biệt nhận xét sự biến dạng của kết cấu. Căn cứ vào trắc dọc và mặt bằng đã đo vẽ đƣợc có thể đƣa ra các nhận xét trên cơ sở những gợi ý sau đây: - Hình dạng đều đặn của trắc dọc có độ vồng xây dựng chứng tỏ là kết cấu nhịp có chất lƣợng 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 đo vẽ cũ tƣơng tự thì phải so sánh để xem có sự chênh lệch quá lớn giữa các lần đo thì cần tìm nguyên nhân và đề xuất cách khắc phục. Nếu chênh lệch ít cũng cần phân tích nguyên nhân và đánh giá khả năng khai thác cầu liên tục. 1.2.2.2 Đo vẽ mặt bằng. 1.2.2.2.1 Đo vẽ mặt bằng kết cấu nhịp. Để đo vẽ mặt bằng kết cấu nhịp và đƣờng ray trên đó cũng nhƣ của mố trụ và đƣờng đầu cầu, phải dùng máy kinh vĩ có sai số không quá 15”, thƣớc thép, máy đo dài kiểu ánh sáng Quy ƣớc đo trục dọc kết cấu nhịp là đƣờng đi qua điểm của hai dầm ngang hai đầu nhịp. Mặt bằng của kết cấu nhịp thƣờng đƣợc vẽ theo các vị trí tâm nút dàn ở độ cao có mặt phẳng phần xe chạy. Khi có điều kiện nên đo cả mặt bằng của hai mặt phẳng biên trên và biên dƣới của dàn. Từ đó sẽ phân tích mức độ biến dạng ngang của kết cấu dƣới tác dụng cuả tĩnh tải. 11
Sau khi đo vẽ mặt bằng dàn chủ nếu phát hiện thấy các lỗ sai lệch đột ngột của các nút dàn riêng lẻ nào đó 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 hƣởng của các sai lệch đó đến điều kiện chịu lực (sự quá tải) của các bộ phận kết cấu. Riêng đối với cầu dàn có đƣờng xe chạy dƣới thì phải kiểm tra thêm về khổ giới hạn thông xe. 1.2.2.2.2 -Đo vẽ mặt cắt mố trụ, đƣờng đầu cầu. Yêu cầu đo vị trí các điểm đặc trƣng để có thể vẽ đúng hình dạng thực tế cơ bản của từng mố trụ trên mặt bằng. Khi đo vẽ cần đối chiếu với các hồ sơ lƣu trữ để nhận xét. Đối với đƣờng đầu cầu chỉ cần vẽ sơ hoạ và mô tả nếu có đƣờng cong. 1.2.2.3 - Đo vẽ các mặt cắt ngang của các bộ phận kết cấu. Đối với các bộ phận kết cấu bằng thép, đặc biệt là dàn thép, phải đo đạc kích thƣớc 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. Trƣờng hợp có đủ hồ sơ cũ thì chỉ cần đo đạc một số bộ phận nghi ngờ hoặc bị rỉ nặng cần kiểm tra xem xét kết cấu thực có giống với kích thƣớc trong hồ sơ cũ hay không. Nếu chúng giống nhau về cơ bản thì không cần đo tỉ mỉ. Dụng cụ đo là thƣớc thép, thƣớc cặp, các thƣớc đo khe hở, dây dọi, ê-ke thép. Đối với kết cấu nhịp bằng bê tông, đá xây, bê tông cốt thép chỉ cần đo tại các mặt cắt đặc trƣng đại diện, nhƣng ít nhất cũng phải đo ở mặt cắt giữa nhịp, mặt cắt 1/4, mặt cắt gối. Ngoài ra cần phải đo ở mặt cắt nào đó hƣ hỏng đến mức có thể ảnh hƣởng xấu đến năng lực chịu tải của kết cấu. Đối với bộ phận bằng thép đã bị cong phải dùng 1 dây thép căng thẳng giữa 2 đầu bộ phận đó rồi đo khoảng cách từ điểm đặc trƣng trên đoạn cong vênh đến dây thép căng đó. Kết quả đo để phục vụ cho việc tính toán lại bộ phận này. Sai số đo cho phép nhƣ sau: + Đối với kết cấu thép 0,5mm. + Đối với kết cấu đã xây, bê tông cốt thép 0,5cm. Phải đo ít nhất hai lần lặp, nếu không đạt sai số nói trên thì phải đo lại lần ba theo xác suất thống kê. Kết quả đo phải đƣợc thể hiện trên các bản vẽ chi tiết, có kèm theo lời chú thích cần thiết. Những chỗ sai lệch lớn về kích thƣớc cong vênh phải đƣợc đánh dấu bằng sơn đỏ lên kết cấu và ghi rõ trên bản vẽ. 12
1.2.2.4. Nội dung cơ bản của các bản vẽ kết quả đo đạc. 1.2.2.4.1. Bản vẽ bố trí chung mặt đứng cần thể hiện rõ. - Dạng kết cấu nhịp thép, bê tông cốt thép, đá xây, bê tông v.v - Dạng mố trụ. - Mặt cắt lòng sông có thể hiện lỗ khoan địa chất(nếu có). Các kích thƣớc chủ yếu: - Chiều dài toàn cầu - Chiều dài kết cấu nhịp của mỗi nhịp. - Chiều dài nhịp tính toán của mỗi nhịp. - Khẩu độ thoát nƣớc. - Chiều cao các thanh đứng của dàn. - Cao độ đỉnh dầm dọc ở 2 đầu, sát với dầm ngang của mỗi khoan dàn chủ. - Cao độ tại các điểm mạ hạ (hoặc mạ thƣợng) của dàn thƣợng lƣu và dàn hạ lƣu (ở hai đầu dầm ngang sát bản nút dàn). - Cao độ đỉnh ray tại các điểm phía trên các dầm ngang. - Cao độ tìm gối ở cao độ kê gối. - Cao độ các đỉnh mũ mối, trụ, độ dốc ở đó. - Cao độ đỉnh tƣờng trƣớc và đỉnh tƣờng cách mố. - Cao độ vai đƣờng hai đầu cầu. - Cao độ định chóp nón hai mố. - Chiều dài mố. - Độ dốc nón hai mố, vị trí chân nón mố. - Cao độ mức nƣớc cao nhất, thấp nhất trong ngày điều tra. - Cao độ mức nƣớc lũ cao nhất lịch sử. - Loại ray, loại tà vẹt trên cầu. - Ghi chú về mốc cao đạc và các cọc mốc định vị đã dùng để đo đạc. §iÓm ®Çu ®o¹n cong §iÓm cuèi ®o¹n cong 7x500 5x500 1290 6000 1210 Hình 1.2. Ví dụ cách đo thanh bị cong vênh 13
1.2.2.4.2. Bản vẽ bố trí trung mặt bằng. Yêu cầu thể hiện: - Sơ họa đƣờng ray hai đầu cầu, trên cầu, đƣờng công hay đƣờng thẳng. - Đƣờng tim dọc hai mố. - Đƣờng tim gốc (dọc cầu) lấy đƣờng tim hai mố làm chuẩn để so sánh. - Đƣờng tim các dầm dọc. - Đƣờng tim các dàn chủ (mạ hạ và mạ thƣợng). - Đƣờng 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 đầu kết cấu nhịp và giữa kết cấu nhịp, vị trí có chốt của nhịp đeo. - Khoảng cách hai dàn chủ, bề rộng thanh đứng, bề rộng các thanh biên dàn, khoảng cách các dầm dọc. - Đối với kết cấu nhịp bê tông cốt thép, đá xây, bê tông cũng phải vẽ mặt cắt đại diện. 1.2.2.4.4. Các bản vẽ cấu tạo và kích thƣớc chi tiết của các bộ phận kết cấu nhịp. Cần vẽ riêng biệt dàn nhủ thƣợng lƣu và dàn nhủ hạ lƣu, 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 đứt, vị trí và qui cách kích thƣớc các bản phủ nối (thép góc nối), cự ly kết quả điều tra bằng cách đục rãnh thăm dò hoặc dùng máy nội soi, nếu có hồ sơ lƣu trữ cũng cần ghi rõ). Cần thể hiện đủ các hình vẽ trên mặt chiếu đứng, mặt bằng và mặt cắt ngang của các bộ phận sao cho đủ cần hco tính toán và đánh giá năng lực chịu tải của chúng. Đối với các thanh trong hệ liên kết dọc và hệ liên kết ngang cũng cần đo vẽ nhƣ đối với các thanh dàn chủ nhƣng có thể với mức độ sơ sài hơn. 1.2.2.4.5 Bản vẽ gối. Yêu cầu thể hiện: - Kích thƣớc chi tiết mặt bằng các thớt gối - Chiều dày của thớt gối. - Chiều dài và đƣờng kính thớt gối - Chiều dài và đƣờng kính các con lăn. - Số lƣợng 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 thƣớc của các bệ kê gối. 14
1.3. BẢO DƢỠNG MẶT CẦU VÀ ĐƢỜNG ĐẦU CẦU. Quy ƣớc coi việc kiểm tra bảo dƣỡng mặt cầu có liên quan đến các bộ phận kết cấu sau: - Các lớp phủ phần xe chạy cầu ô tô. - Các hệ thống thoát nƣớc mặt cầu (ống nƣớc). - Vỉa hè, lan can, rải phân cách, rải bảo vệ. - Các cột đèn trên cầu và đƣờng đầu cầu. - Các khe biến dạng. - Các bản quá độ. - Các biển báo cho giao thông trên cầu và giao thông đƣờng thuỷ dƣới cầu. Hầu hết các cầu ở Việt Nam đều có hƣ hỏng ở ống thoát nƣớc và khe biến dạng. Tình trạng đất, rác làm tắc ống và bịt kín khe biến dạng là nguyên nhân chính, mặt khác về thiết kế vẫn chƣa chú ý đúng mức. Do ống nƣớc hỏng nên nƣớc ngấm đọng gây ra suy thoái bê tông mặt cầu và bê tông dầm, gây rỉ nặng cho các bộ phận dầm thép làm giảm độ bền và tuổi thọ cầu. Đặc biệt ở các cầu BTCT cũ của đƣờng sắt, nƣớc đọng trong máng ba lát lâu ngày suy thoái nặng cho bê tông. Hƣ hỏng phổ biến nữa trên các cầu đƣờng bộ và các lớp phủ mặt cầu bị bong tróc, mất hết độ dốc ngang thoát nƣớc mặt cầu, gây ra các hóc lóm chứa nƣớc mà không đƣợc sửa chữa kịp thời khiến cho các hƣ hỏng ngày càng phát triển rộng ra và nặng thêm đến lúc buộc phải sửa chữa thì chi phí sửa chữa cao. Do cấu tạo không hợp lý và không đƣợc bảo dƣỡng thƣờng xuyên nên các khe biến dạng thƣờng bị đất lấp kín khiến cho không thể hoạt động bình thƣờng đƣợc nữa. Mặt khác, nƣớc mƣa ngấm qua khe biến dạng xuống đầu kết cấu nhịp gây rỉ nặng cho các đầu dầm thép và bộ phận gối cầu bên dƣới nó. Hƣ hỏng chủ yếu ở các vỉa hè trên cầu là vỡ các bản BTCT lắp ghép quá mỏng, hƣ hỏng lớp phủ trên mặt vỉa hè. Ở những cầu cho nƣớc thoát qua dƣới gầm vỉa hè còn có tình trạng nƣớc ngấm tràn lan gây ẩm và suy thoái bê tông của bản cánh trên của dầm chủ, thậm chí có cây cỏ mọc dƣới gầm vỉa hè. Các cột lan can ở các cầu cũ thuộc phạm vi miền Bắc thƣờng đƣợc thiết kế có kích thƣớc nhỏ nhẹ. Vì vậy, không chịu đƣợc các lực đẩy ngang lớn do xe va quệt. Loại cột lan can lắp ghép có liên kết hàn ở chân cột vào bản thép chờ có thể bị gãy do rỉ ở liên kết đó. Hệ lan can ở cầu cũ Miền Nam do đƣợc thiết kế to hơn theo tiêu chuẩn của Mỹ nên thƣờng bền vững hơn. Hƣ hỏng chủ yếu ở lan can là gãy, hở cốt thép, rỉ nặng các phần thép lộ ra đặc biệt ở các vùng gần biển. Công việc bảo dƣỡng mặt cầu nói chung đơn giản là làm vệ sinh, thông và sửa các ống nƣớc, và sửa kịp thời các ổ gà trên mặt cầu ô tô, siết lại các ốc và phụ kiện liên kết ray của cầu ô tô, siết lại các ốc và phụ kiện kết các kết ray của đƣờng sắt v.v 15
Cần chú ý phát hiện các vết nứt có quy luật và dài dọc cầu trên lớp phủ nhựa của cầu ô tô với các nhịp dầm BTCT dự ứng lực kiểu Mỹ có mới nối bằng cốt thép dự ứng lực ngang. Đó là biểu hiện của tình trạng đứt cáp dự ứng lực ngang. Cần xem xét kỹ và sửa chữa kịp thời. 1.4. ĐIỀU TRA HƢ HỎNG CHUNG CỦA KẾT CẤU THÉP VÀ KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP - BTCT. Công tác điều tra bao gồm các công việc sau: + Kiểm tra hoặc đo vẽ lại bản vẽ các bộ phận cầu (nếu đã mất tài liệu gốc) bằng các máy trắc đạc. + Phát hiện và ghi lại các hƣ hỏng, khuyết tật hiện có, nhận xét đặc điểm, kích thƣớc, vị trí của chúng, đánh giá tình trạng chịu lực chung của cả cầu theo kinh nghiệm và kiến thức của ngƣời điều tra. + Xác định cƣờng độ thực tế của bê tông ở từng bộ phận đặc trƣng của thép, của cốt thép. + Tìm hiểu cách bố trí cốt thép thực tế trong bê tông. Các hƣ hỏng, khuyết tật của kết cấu nhịp thép đƣợc phân nhóm theo các dấu hiệu sau: - Dạng bề ngoài của hƣ hỏng. - Tốc độ phái triển hƣ hỏng cho đến lúc phái hiện kết cấu. - Mức độ nguy hiểm của hƣ hỏng. - Vị trí của hƣ hỏng. - Sự phân bố các hƣ hỏng (mật độ xuất hiện của chúng). 1.4.1. NHẬN DẠNG CÁC HƢ HỎNG. Theo dạng bề ngoài của hƣ hỏng, cần phân biệt: - Sự lỏng các đinh tán, đứt đầu mũ đinh tán - Hƣ hỏng mỏi, thể hiện qua các vết nứt trong các bộ phận. - Rỉ thép. - Mất ổn định cục bộ hoặc ổn định chung của các bộ phận riêng lẻ hoặc các phần của chúng. - Các vết nứt. - Cong vênh, biến dạng về hình dạng các bộ phận kết cấu. Theo tốc độ phát triển đến giai đoạn nguy hiểm, cần phân biệt: - Các hƣ hỏng phát triển một cách tức thời đột ngột (các vết nứt khi phá hoại dàn; sự mất ổn định và v.v ) - Các hƣ hỏng phát triển nhanh (ví dụ các vết nứt do mỏi). - Các hƣ hỏng phát triển dần dần (lỏng bu lông, lỏng đinh tán, rỉ). 16
Theo mức độ nguy hiểm của hƣ hỏng, cần phân biệt rỗ các loại: - Hƣ hỏng rất nguy hiểm: đó là các hƣ hỏng có thể gây ra ngừng khai thác cầu hoặc phá hoại cầu (các vết nứt, mất ổn định các bộ phận riêng lẻ của kết cấu nhịp v.v ). - Hƣ hỏng cơ bản: các hƣ hỏng mà có thể đột ngột thay đổi tình trạng khai thác bình thƣờng của cầu: ví dụ lỏng đinh tán, rỉ nặng v.v ). - Hƣ hỏng ít nguy hiểm: Các hƣ hỏng này làm xấu đi các điều kiện khai thác của kết cấu, có ảnh hƣởng xấu ở mức độ nào đó đến sự phát triển của các hƣ hỏng khác (ví dụ: sự nghiêng lệch của các con lăn gối cầu). Theo tầm quan trọng của bộ phận có hƣ hỏng: Cần điều tra xem hƣ hỏng là ở bộ phận nào. - Dầm dọc, dầm ngang. - Dầm chủ hoặc dàn chủ. - Hệ liên kết dọc, hệ liên kết ngang. Theo mức độ phổ biến của hƣ hỏng: cần phân biệt phát hiện. - Hƣ hỏng có tính chất hàng loạt. - Hƣ hỏng thƣờng xuyên gặp. - Hƣ hỏng ít khi gặp. Khi điều tra và phân tích hƣ hỏng phải dựa theo các gợi ý sau đây về các nguyên nhân hƣ hỏng. - Chất lƣợng thép xấu. - Chất lƣợng chế tạo cấu kiện xấu. - Các lõi về mặt thiết kế cấu tạo. - Sự không phù hợp giữa các giả thiết tính toán và điều kiện làm việc thực tế. - Công tác duy trì bảo dƣỡng không đƣợc thực hiện tốt. - Điều kiện khí hậu khắc nghiệt bất lợi. - Tải trọng quá tải qua cầu. - Khổ giới hạn trên cầu cầu không đủ. - Đặc điểm tác động bất lợi của hoạt tải đoàn tàu. 1.4.2. ĐIỀU TRA CÁC HƢ HỎNG DO MỎI. Phá hoại mỏi xảy ra do sự phát triển dần dần các vết nứt trong thép. Cần chú ý phát hiện các vết nứt mỏi ở các vùng chịu lực cục bộ, nơi có ứng suất tập trung lớn nhất. 1.4.2.1. Đối với thanh dàn. Các hƣ hỏng mỏi nặng nhất thƣờng xuất hiện trong các thanh chéo gần giữa nhịp của các loại dàn chủ đinh tán. Tại đó cần tìm vết nứt mỏi đầu từ vùng ứng suất tập trung cao nhất ở hai mép lỗ hàng đinh thứ nhất và hàng đinh thứ hai đếm từ giữa thanh chéo của dàn. Thông thƣờng vết nứt sẽ phát triển theo hƣớng ngang tới trục dọc của thanh dàn, vết nứt sẽ qua các lỗ đinh. Đôi khi đầu vết nứt ỏ vị trí khoảng 1/5 đƣờng kính lỗ đinh dọc theo trục của thanh chéo, hƣớng về đầu thanh. 17
Để điều tra vết nứt mỏi phải kết hợp với việc phát hiện các đinh tán bị hỏng. Sự xuất hiện vết nứt mỏi luôn luôn đƣợc báo trƣớc bằng hiện tƣợng lỏng đinh tán nối các cấu kiện đó. Cần chú ý là trong các thanh chéo và thanh đứng có các đinh tán chịu cắt hai mặt thì ít phát hiện thấy hƣ hỏng mỏi ở liên kết. 1.4.2.2. Đối với các thanh của hệ liên kết giữa các dàn chủ nên tìm vết nứt mỏi tại các mép lỗ đinh liên kết chúng vào bản nút. Lƣu ý là các hƣ hỏng này làm cho giao động của hệ liên kết tăng thêm rõ rệt khi tàu chạy qua cầu và ngƣời điều tra có thể dễ dàng phát hiện. 1.4.2.3. Đối với các dầm hệ mặt cầu cần lƣu ý rằng hƣ hỏng do mỏi là một trong các hƣ hỏng phổ biến nhất và phát triển mạnh nhất trong dầm dọc, dầm ngang và hƣớng liên kết của chúng với nhau. Vết nứt thƣờng gặp là vết nứt ở cánh nằm ngang của thép góc cánh trên của dầm dọc, nó xuất hiện lúc đầu ở bên dƣới vệt gần sống thép góc này và phát triển theo sống đó rồi thay đổi hƣớng đi ngang với dầm dọc. Hiệu quả là cánh thép góc dƣới tà vẹt bị cong vênh rõ rệt. Cần phát hiện các hƣ hỏng nhƣ vậy ở thép góc phía trong và phía ngoài của dầm dọc có tà vẹt đè lên trên (loại dầm dọc không có tấm bản thép cánh nằm ngang, chỉ có các thép góc cánh) và ở các thanh biên trên cuả những dàn mà tà vẹt kê trực tiếp lên thanh đó. Loại vết nứt mỏi cũng xuất hiện ở bản bụng dầm dọc theo hƣớng nghiêng đi từ mép lỗ đinh của các hàng đinh thứ 2, thứ 3, thứ 4 (đếm từ đinh dầm dọc xuống) của liên kết dầm bụng với thép góc nối thẳng đứng. Ở đó là hậu quả sự lỏng đinh tán ở liên kết bụng dầm với thép góc liên kết gây ra ứng suất tập trung cao ở mép lỗ đinh. Khi tải trọng lặp tác dụng nhiều lần, ở mép lỗ xuất hiện các vết nứt mỏi trong bụng dầm. Do đó, yêu cầu khi đi điều tra phải lƣu ý phát hiện. Đối với kiểu cấu tạo dầm dọc xếp chồng lên trên dầm ngang nên chú ý phát hiện vết nứt mỏi ở cánh của thép góc cánh trên trong đoạn tựa của dầm dọc lên dầm ngang và đoạn tựa của dầm ngang lên dầm chủ (nhƣ ở dàn VN64 ). Cần lƣu ý đây là kiểu cấu tạo có tuổi thấp và độ chịu mỏi thấp. Đối với các dàn liên kết bằng bu lông cƣờng độ cao cũng nên chú ý phát hiện vết nứt ở liên kết của dầm dọc với dầm ngang, đặc biệt là khi cấu tạo không có bản gá. Các đinh tán và bu lông cƣờng độ cao có thể bị phá hoại ở các hàng đinh, bu lông phía trên và phía dƣới của thép góc liên kết với bụng dầm ngang, ở đó đinh bị nhô đầu do mô men uốn tác dụng trong liên kết. 1.4.2.4. Khi điều tra các kết cấu nhịp hàn và kết cấu nhịp đã đƣợc tăng cƣờng bằng hàn (đặc biệt là hàn và tán trong thời gian chiến tranh) cần lƣu ý tìm vết nứt do mỏi xuất hiện trong các mối hàn và trong thép cơ bản quanh đó, đặc biệt là mối hàn ở vùng ứng suất tập trung cao do ngoại tải và nơi có ứng suất dƣ do hàn gây ra. Cũng nên tìm vết nứt mới ở các chỗ có thay đổi đột ngột mặt cắt nhƣ do cắt bớt tập bản thép, do hàn táp thêm bản thép, do hàn sƣờn tăng cƣờng đứng, hàn dầm ngang. Các vị trí có lỗ thủng, lỗ khoét, các đầu mối hàn là nơi có thể tìm thấy các vết nứt mỏi 18
2 3 1 VÕt nøt Hình 1.3. Vết nứt do mỏi ở thanh xiên của dàn Hình 1.4. Vết nứt do mỏi ở bản bụng dầm dọc 1. Dầm ngang; 2. Dầm dọc; 3. Vết nứt 2 3 VÕt nøt 1 4 Hình 1.5. Vết nứt do mỏi ở thép góc cánh của Hình 1.6. Vết nứt do mỏi ở bản cá dầm dọc 1. Bản cá; 2. Dầm ngang; 3. Dầm dọc; 4. Vết nút 1.4.2.5. Đối với bản gá cần tìm vết nứt mỏi do ứng suất pháp quá lớn gây ra bởi mô men uốn trong liên kết dầm dọc với dầm ngang. Các vết mỏi này thƣờng gặp ở mép lỗ đinh hàng thứ nhất hay hàng thứ hai, đếm từ dầm ngang. Biểu hịên báo trƣớc sự xuất hiện của chúng là sự lỏng các đinh tán lên bản gá. Nhƣ vậy lúc điều tra cần xem xét toàn diện kết hợp với việc kiểm tra đinh tán. Hình 1.7. Vết nứt do mỏi ở thép góc cánh dưới của dầm ngang VÕt nøt 19
Hình 1.8. Vết nứt do mỏi ở thép góc đứng liên kết dầm dọc với dầm ngang 1. Dầm dọc; 2. Dầm ngang; 3. Vết nứt 1.4.2.6. Đối với thép góc cánh dƣới và giữa bụng dầm dọc cũng cần phát hiện vết nứt mỏi từ mép lỗ đinh hoặc ở vùng tập trung ứng suất pháp mà có hiện tƣợng rỉ rõ rệt hoặc các hƣ hỏng về mặt cơ học. 1.4.2.7. Đối với thép góc đứng liên kết dầm dọc với dầm ngang nên tìm vết nứt mỏi ở góc của nó, đặc biệt là không có bản gá hoặc bản gá quá yếu. Nguyên nhân vết nứt mỏi này là do thép góc liên kết bị truyền lực dọc quá lớn từ các dầm dọc đến trong khi các dầm dọc làm việc chung với các thanh biên của dàn chủ. Một nguyên nhân khác là do mô men uốn lớn ở chỗ liên kết với dầm ngang. Đối với kết cấu nhịp dài trên 80m nên tìm thêm các vết nứt mỏi trong thép góc cánh dƣới của dầm ngang nhiều nhịp. Nguyên nhân cơ bản của nứt là do quá tải về mức độ làm việc chung của dầm hệ mặt cầu với thanh biên dàn chủ. Hiện tƣợng này thƣờng gặp ở các kết cấu nhịp nào không có chỗ cắt đứt dầm dọc. Khi điều tra cần lƣu ý là trong các thanh đứng của dàn và các cấu kiện khác chịu tải trọng cục bộ thì mức tăng của các hƣ hỏng mới sẽ nhanh hơn so với dầm ngang. Nhƣ vậy, khi điều tra xét khả năng cho đoàn tàu nặng qua cầu cần phải lƣu ý rằng càng tăng tải trọng trục xe thì càng làm giảm tuổi thọ của các cấu kịên chịu tải trọng cục bộ. 1.4.2.8. Dấu hiệu bề ngoài để dễ nhận biết về nút mỏi là các dấu hiệu rỉ màu nâu đen và lớp rạn nứt của lớp sơn phủ. Có thể dùng máy dò siêu âm, máy Rơn ghen và máy dò kiểu từ điện để dò các vết nứt rạn này. Trong điều kiện thì sát có thể dùng các dụng cụ đơn giản: Trên đoạn mà quan sát thấy nghi ngờ thì cần cạo sạch hơn vào vết rỉ, đánh sạch bằng giấy nhám rồi bôi nhanh dung dịch 10-15% axit nitoric lên bề mặt, sau đó rửa bề mặt bằng nƣớc, làm khô rồi dùng kính lúp phóng đại để tìm và dò vết nứt. Đôi khi có thể dùng đục nhỏ, sắc để bạt đi một lớp phôi mỏng trên bề mặt dọc theo đƣờng nứt lờ mờ để phát hiện kỹ hơn. Cũng có thể dò theo đƣờng nứt với một mũi kim nhọn cứng. Có thể dùng dung dịch chất nhờn màu đỏ dò vào vùng nghi ngờ, dung dịch này sẽ thấm sâu vào và đi lan theo vết nứt, giúp cho ngƣời điều tra dễ phát hiện vết nứt hơn. 20
1.4.3. ĐIỀU TRA CÁC HƢ HỎNG DO RỈ. 1.4.3.1. Cần phân biệt hai dạng rỉ là: - Rỉ bề mặt: Vết rỉ phân bố tƣơng đối đồng đều trên bề mặt cấu kiện thép. - Rỉ cục bộ: Vết rỉ xuất hiện cục bộ và thƣờng phát triển sâu. Loại rỉ bề mặt thƣờng có chủ yếu ở thanh biên dàn chủ và bản cánh các dầm dọc, dầm ngang, các thanh của hệ liên kết giữa các dàn chủ hoặc giữa các dầm dọc. Cần phát hiện các vết rỉ cục bộ ở các cấu kiện phần xe chạy. Đối với dầm dọc nên tìm vết rỉ cục bộ ở bản nằm ngang cánh trên hoặc cánh nằm ngang của thép, góc cánh trên tại chỗ chúng tiếp xúc với tà vẹt. Nơi đó lớp sơn thƣờng bị hỏng sớm và có độ ẩm lƣu cữu. 1.4.3.2. Đối với các kết cấu nhịp có đƣờng xe chạy trên: Các thanh và nút dàn này thƣờng bị nhiễm rác bẩn và bị rỉ nặng hơn so với các kết cấu nhịp có đƣờng xe chạy dƣới (cùng có mặt cầu trần). Trong kết cấu nhịp chạy dƣới có mặt cầu trần thì các bộ phận ở thấp hơn mặt xe chạy thƣờng bị rỉ nặng hơn và phải kiểm tra kỹ. 1.4.3.3. Trong các nút của hệ liên kết dọc nối với thanh biên dàn chủ và với dầm dọc thƣờng bị rỉ do bẩn rác đất. Cần điều tra mức độ rỉ của các dầm ngang theo các vị trí thƣờng xuất hiện là: - Ở bản cánh và bản cánh dƣới trên đoạn nối dầm ngang với bản nút nằm ngang của hệ liên kết dọc giữa hai dàn chủ. - Ở bên dƣới vị trí ống nƣớc thải từ toa tàu. Đôi khi tại các vị trí đó có vết rỉ ăn thủng hết độ dày bản thép. 1.4.3.4. Trong kết cấu có bƣớc đinh tán liên kết lớn hơn 160-200 mm thì giữa các bộ phận không đƣợc liên kết chặt chẽ khiến cho rỉ dễ dàng xuất hiện và phát triển, đôi khi rỉ nặng đến mức các sản phẩm rỉ trƣơng nở ra làm cong phình một số đoạn chi tiết thép góc, làm đứt đầu đinh tán. Khi điều tra cần tìm và mô tả loại hƣ hỏng nói trên. 1.4.3.5. Trong các kết cấu nhịp dàn chạy dƣới cấn xem xét phát hiện các vết rỉ ở các thanh của hệ liên kết dọc trên giữa hai dàn chủ. Nguyên nhân có thể là do khói của đầu máy có chứa các chất ăn mòn. Cần lƣu ý sự phát triển của rỉ trên các bề mặt tiếp xúc có thể ăn mòn làm mủn các cấu kiện đƣợc nối với nhau. Nguyên nhân là do các sai sót về cấu tạo ở các loại dàn cũ nhƣ các khe hở quá nhỏ, có các hốc lóm chứa rác bẩn và đọng nƣớc, bƣớc đinh quá dài. Đối với các loại dàn cũ có các thanh chéo bằng thép hoặc thép góc mà đầu của chúng kép hai bên sƣờn đứng của thanh biên dàn thƣờng bị rỉ ở chỗ nối vào sƣờn đứng đó. 21
Hƣ hỏng rỉ loại này có thể tìm thấy ở các thanh biên dƣới của dàn chủ, ở đó trong các tập bản thẳng đứng có các đinh tán cách xa nhau và trong thanh chéo của hệ liên kết dọc gồm hai thép góc cũng thƣờng có bƣớc đinh quá dài. Các dàn Pigcau cũ do Pháp để lại thƣờng có vết rỉ này. 1.4.3.6 Ghi chép mô tả. Yêu cầu khi điều tra các chỗ rỉ phải ghi chép, mô tả, thể hiện trên bản vẽ sơ họa, đo chiều dày bản thép còn lại sau khi đập bỏ lớp rỉ để lấy số liệu phục vụ việc tính lại kết cấu. Khi cần thiết có thể lấy mẫu sản phẩm rỉ đem về phòng thí nghiệm để phân tích hoá học. 1.4.4. ĐIỀU TRA CÁC HƢ HỎNG VỀ MẶT CƠ HỌC VÀ PHÁ HOẠI DÕN. Các hƣ hỏng cơ học thƣờng xuất hiện trong thời gian khai thác cầu do tàu xe chạy va quệt vì khổ giới hạn thiếu. Cũng có thể do lỗi chế tạo và lắp dựng. Có rất nhiều hƣ hỏng cơ học do bom đạn gây ra trong chiến tranh. Khi điều tra cần phân biệt các dạng hƣ hỏng cơ học sau đây: + Đứt các bộ phận đơn lẻ + Cong vênh, méo cục bộ + Các lỗ thủng, vết lóm, vết dập Phải điều tra kỹ mọi bộ phận có hƣ hỏng cơ hoc. Mức độ nguy hiểm của chúng đƣợc đánh giá tuỳ trƣờng hợp cụ thể theo kích thƣớc hƣ hỏng, trạng thái ứng suất và sự thay đối trạng thái ứng suất đó do có hƣ hỏng. 1.4.4.1. Đối với các bộ phận bị va đập phải điều tra kỹ tìm vết nứt ở vùng bị va đập trực tiếp và vùng bị biến dạng cƣỡng bức. Trong các bộ phận bị cong vênh thƣờng có ứng suất dƣ, nếu có là bộ phận chịu nén mà lại cong vênh thì khả năng chịu lực sẽ giảm nhiều do bị uốn dọc. Các chỗ cong vênh đƣợc đo theo chỉ dẫn ở mục 1.2.2.4. Nếu đƣờng tên của chỗ cong vênh ỏ cấu kiện bị nén lớn hơn 1/7 bán tính quán tính mặt cắt trong mặt phẳng cong vênh, còn trong cấu kiện bị kéo mà đại lƣợng nói trên lớn hơn 1/10 chiều cao mặt cắt thì phải tính toán lại xem có cho phép để nguyên sự công vênh mà vẫn cho thông xe hay không. Nếu không đƣợc thì cần kiến nghị về việc tăng cƣờng sửa chữa và theo đặc biệt ngay. 1.4.4.2. Cần đặc biệt lƣu ý các thanh bị nén ở mặt cắt tổ hợp mà bị hƣ hỏng cong vênh đồng thời ở hệ thanh giằng, bản giằng giữa các nhánh của cấu kiện. Phải tính toán lại ngay và nếu phải gia cố ngay. 1.4.4.3. Các hƣ hỏng do phá hoại dòn rất ít gặp ỏ nƣớc ta vì không có nhiệt độ ẩm nhƣng khi điều tra các kết cấu thép đƣợc hàn nối hoặc hàn vá có thể phát hiện vết nứt do công nghệ hàn kém chất lƣợng, đặc biệt là do dùng thép hình, thép bản chế tạo từ loại thép sôi của Liên Xô (cũ). Loại thép này không chịu hàn. Sự phá hoại dòn xảy ra là do phát triển tức thời các biến dạng dẻo không thể hiện rõ rệt. 22
1.4.5. ĐỐI VỚI DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG CỐT THÉP. Khi điều tra dầm thép liên hợp bê tông cốt thép, ngoài ra các vấn đề giống nhƣ đối với dầm thép, cần điều tra trạng thái liên kết giữa bản bê tông cốt thép với thép, các chỗ nứt vỡ, nhũ vôi ở bề mặt đáy bản bê tông cốt thép và các hƣ hỏng khác. Đối với các dầm có chiều cao lớn, có thể xuất hiện các chỗ phình cong ở bản bụng do biến dạng hàn khi chế tạo. nếu điều tra thấy đƣờng tên của phình này lớn qua 15-20mm thì làm thêm các sƣờn tăng cƣờng ngang. 1.5. ĐIỀU TRA CÁC HƢ HỎNG CHUNG CỦA CÁC KẾT CẤU NHỊP BẰNG BÊ TÔNG, ĐÁ XÂY, BÊ TÔNG CỐT THÉP. Các dạng hƣ hỏng thƣờng gặp cần phải điều tra là: Các vết nứt rạn, sứt vỡ bê tông, bong lớp bê tông bảo hộ cốt thép, rỗ bề mặt bê tông, hỏng lớp cách nƣớc v.v Trong kết cấu bê tông cốt thép thƣờng, cần tìm vết nứt ở vùng chịu kéo khi ứng suất lón hơn cƣờng độ tính toán của bê tông, lƣu ý rằng độ rộng vết nứt là 0,2mm là đã đƣợc qui trình thiết kế cho phép. Các vết nứt trong dầm bê tông cốt thép dự ứng lực cần lƣu ý hơn, đặc biệt dầm có cốt thép dự ứng lực dạng bó sợi thẳng, bó sợi xoắn, sợi đơn hoặc cáp. Nói chung vết nứt dầm bê tông cốt thép đều làm giảm năng lực chịu tải. Ví dụ các vết nứt xiên trong bụng dầm hay vết nứt dọc ở chỗ tiết giáp bụng dầm với đáy bản ngang ba lát. Phải phân tích các vết nứt đã phát hiện đƣợc để xác định ảnh hƣởng đến năng lực chịu tải và tuổi thọ của kết cấu có xét đến khuynh hƣớng phát triển của chúng. 1.5.1. PHÂN LOẠI CÁC VẾT NỨT (HÌNH 1.9) 1.5.1.1.Vết nứt co ngót. - Thƣờng xuất hiện trong lớp bề mặt của bê tông do quá trình co gót không đều. - Nguyên nhân là do hàm lƣợng xi măng quá nhiều trong hỗn hợp bê tông, đặc biệt của dạng kết cấu, cách bố trí cốt thép không hợp v.v - Dấu hiệu đặc trƣng của vết nứt co ngót lá chúng phân bổ ngẫu nhiên kp định hƣớng, chiều dài ngắn và nhỏ li ti. - Các vết nứt co ngót có thể phát triển thành các vết nứt do lực. 23
A 4 3 8 2 1 5 7 6 A A - A 9 Hình 1.9. Các dạng vết nứt trong kết cấu nhịp dầm. 1-Do co ngót; 2- Nứt xiên; 3- Nứt dọc tại chỗ tiếp giáp bản cánh với bản bụng; 4- Nứt ngang trong bản cánh trên; 5-Nứt ngang trong bầu dưới dầm; 6- Nứt dọc trong bầu dưới dầm; 7- Nứt ở vùng sát gối; 8- Nứt ngang nằm ngang ở đầu dầm; 9- Nứt ở vùng mối nối Hình 1.10. Các dạng vết nứt trong cầu vòm BTCT 1.5.1.3. Vết nứt nghiêng. - Xuất hiện ở bụng dầm do ứng lực kéo chủ quá lớn. - Đặc biệt nguy hiểm trong các kết cấu nhịp dự ứng lực vì có thể giảm nhiều năng lực chịu tải. - Cần đánh giá sự giảm lực chịu tải bằng cách tính toán. 1.5.1.4 - Vết nứt dọc. - Xuất hiện ở chỗ tiếp giáp đáy bản máng ba lát với bụng dầm, đƣợc coi là nguy hiểm vì giảm năng lực chịu tải của kết cấu nhịp. 24
- Nguyên nhân chính là do sai sót công nghệ chế tạo kết cấu. 1.5.1.5. Vết nứt ngang trong bản máng ba lát. - Nguyên nhân là do mô men uốn tạo ra qua lớn lúc cẩu dầm để lắp ghép, hoặc đo dự ứng lực nén quá mạnh. - Trong các dầm giản đơn thì trong quá trình khai thác, các vết nứt này có thể khép lại. 1.5.1.6. Vết nứt ngang trong bầu dƣới ở vùng chịu kéo chứa cốt thép dự ứng lực. Vết nứt này chứng tỏ thiếu dự ứng lực, mất mát dự ứng suất quá nhiều do co ngót, từ biến bê tông và mấu neo làm việc không bình thƣờng. Các vết nứt này không giảm khả năng chịu tải tính toán của kết cấu nhịp nhƣng có chế tạo điều kiện cho rỉ ăn mòn cốt thép dự ứng lực và giảm dần tuổi thọ của nó. 1.5.1.7. Vết nứt dọc trong bầu dầm chứa cốt thép dự ứng lực. - Xuất hiện ngay trong những năm đầu khai thác cầu. - Nguyên nhân là do biến dạng ngang lớn khi dự ứng lực nén mạnh bê tông và do co ngót bị cản trở. - Hậu quả là rỉ nhanh và trầm trọng ở cốt thép dự ứng lực, các sản phẩm do rỉ tạo ra sẽ trƣơng nở các làm nở to thêm vết nứt khiến rỉ càng nhanh hơn và sớm phá hoại kết cấu nhịp. 1.5.1.8. Vết nứt nằm ngang ở đoạn đầu bê tông nhịp. - Xuất hiện do ứng suất cục bộ quá lớn ở bên dƣới mấu neo cốt thép dự ứng lực. - Xhát triển trong thời kỳ đầu khai thác cầu. 1.5.1.9. Vết nứt ở bên trên thớt gối. - Nguyên nhân là do cấu tạo cốt thép đặt ở đầu dầm không đủ và cấu tạo đầu dầm không hợp lý (neo đặt quá sát nhau, thớt gối ngắn v.v ). - Cũng có thể do kết cấu nhịp không tựa khít đều lên gối cầu làm cho tác động xung kích của tàu chạy qua cầu bị tăng lên. - Sự làm việc của thớt gối có ảnh hƣởng đến loại vết nứt này. Nếu gối di động bị kẹt không hoạt động tốt sẽ gây ra các ứng lực phụ làm tăng các vết nứt này. 1.5.1.10. Vết nứt trong cầu vòm bê tông cốt thép. - Xuất hiện trong các cột, thân vòm. - Trong các đầu đá xây và cầu bê tông kiểu vòm thƣờng có vết nứt ở chân vòm và đỉnh vòm. 25
- Trong các hệ siêu tĩnh ngoài bằng bê tông, bê tông cốt thép hay đá xây còn có các vết nứt do lún hay biến dạng của mố trụ. 1.5.2. Để đánh giá ảnh hƣởng vết nứt đến năng lực chịu tải và tuổi thị kết cấu, làm rõ nguyên nhân xuất hiện vết nứt, cần phải có các số liệu điều tra về độ rộng vết nứt và sự biến đổi độ rộng đó, đặc điểm bố trí các vết nứt, chiều dài vết nứt, trạng thái chung của cả công trình. Có thể phát hiện các vết nứt ngầm bằng máy dò siêu âm. Cần đánh dấu các dấu vết nứt lên bề mặt bê tông bằng sơn, ghi rõ ngày điều tra và ghi chép vào sổ theo dõi, chụp ảnh chi tiết. Độ rộng vết nứt đƣợc đo bằng kính phóng đại có vạch chia độ. Vị trí đo phải đánh dấu cố định để theo dõi lâu dài và đo lại khi cần. Cần quan tâm sát sự tiến triển của vết nứt trên kết cấu bằng cách nhƣ sau: Đo lại 1 cách định kỳ. Ghi chép đăng ký đặc điểm vào sổ theo dõi vết nứt, có ghi chú về nhiệt độ, thời tiết và tải trọng lúc đo. Dán băng thạch cao ngang qua vết nứt đang tiến triển. Khi vết nứt tăng lên sẽ làm nứt băng thạch cao đó và dễ phát hiện. Dấu hiện bên ngoài của vết nứt lại nguy hiểm đang phát triển là vết rỉ mầu trên bề mặt bê tông, lúc đó cốt thép đã bị rỉ nặng. Nếu thấy vết nhũ trắng là dấu hiệu cho biết đá xi măng đã bị khử kiềm trong vùng bị nƣớc thấm qua bê tông. Khi điều tra bê tông cốt thép, bê tông, đá xây cần đặc biệt xem xét đánh giá chất lƣợng chế tạo kết cấu. 1.5.3. Đối với các hƣ hỏng không nhìn thấy đƣợc (rỗng, rỗ, bong lớp bảo hộ v.v ) có thể phát hiện bằng phƣơng pháp đơn giản là dùng búa gõ. Nếu đập búa vào bê tông tốt thì âm thanh đanh, vang dội. Nếu đập vào bê tông có rỗ, rỗng xốp, phân lớp thì có tiếng đục, tắt ngay. Khi điều tra cần xem xét tình trạng hệ thống thoát nƣớc và lớp cách nƣớc mặt cầu. Nếu chúng còn tốt thì đảm bảo đƣợc tuổi thọ. Nếu ngƣợc lại thì nƣớc sẽ thấm qua bê tông, kiềm hoá đá xi măng và gây rỉ cốt thép. Có thể dễ dàng phát hiện vùng hƣ hỏng lớp cách nƣớc nhờ các nhũ vôi xuất hiện trên bề mặt đáy bản máng ba lát hay bề mặt bụng dầm. Biến dạng của kết cấu nhịp dự ứng lực chịu ảnh hƣởng lớn của co ngót và từ biến bê tông, sự có mặt của vết nứt, sự hƣ hỏng ỏ mấu neo cốt thép dự ứng lực v.v Muốn đánh giá đúng các ảnh hƣởng này phải định kỳ cao đạc lại kết cấu nhịp. So sánh các kết quả cao đạc và các kết quả kiểm tra định kỳ có thể rút ra đƣợc thông tin quan trọng về sự thay đổi tình trạng chịu lực mà đánh giá độ tin cậy và tuổi thọ kết cấu. 26
1.6 - ĐIỀU TRA CÁC LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP. Các dạng liên kết thƣờng gặp trong cầu thép là liên kết đinh tán, bu lông, hàn, bu lông cƣờng độ cao. Các dạng liên kết thƣờng gặp trong cầu bê tông cốt thép là liên kết hàn cốt thép chờ, bản thép chờ rồi bịt mối nối, liên kết có cốt thép dự ứng lực ngang cầu hay dọc cầu. Khi điều tra cần lƣu ý xem xét các liên kết này vì đó là nơi dễ phát sinh hƣ hỏng nhỏ do các thiết kế cũng nhƣ lỗi thi công và khai thác. 1.6.1. ĐIỀU TRA LIÊN KẾT ĐINH TÁN. 1.6.1.1. Dạng hƣ hỏng thƣờng gặp nhất của đinh tán là lỏng đinh tán. Khi điều tra cần lƣu ý sự lỏng đinh tán thƣờng do hiện trƣợt tƣơng đối giữa bộ phận đƣợc nối ghép với nhau bằng đinh tán. Mức độ trƣợc trên các mặt tiếp xúc phụ thuộc vào cƣờng độ vận chuyển của các đoàn tàu, trạng thái ứng suất trong liên kết, đặc điểm rung động của đoàn tàu. Mức độ lỏng đinh tán ở một số đinh trong vùng đang điều tra cần coi đó là một hƣ hỏng nghiêm trọng sẽ làm tăng tác dụng động học lên các bộ phận đƣợc nối ghép làm tăng biến dạng của liên kết và các kết cấu nói chung, ứng suất tập trung quanh mép đinh có thể bị tăng đến vài lần so với ứng suất trung bình. Do đó tăng nguy cơ xuất hiện vết nứt do mỏi, đặc biệt là ở các cấu kiện chịu lực đổi dấu do tải trọng lặp hoặc chịu ứng kéo thay đổi. Nhƣ vậy khi điều tra thấy lỏng đinh tán phải dự kiến đến sự phá hoại nơi của cấu kiện hiện đƣợc nối ghép bởi các đinh tán đã lỏng đó. Các cầu càng lâu năm càng có nguy cơ lỏng nhiều đinh tán vì quá trình lỏng đinh tán là quá trình kéo dài. Trong liên kết có đinh tán lỏng thì đặc điểm truyền ứng lực cũng bị thay đổi. Do lỏng đinh tán mà mép lỗ đinh bị khí ẩm xâm thực vào cùng các loại chất ăn mòn gây ra rỉ và làm tăng sự phát triển của các vết nứt mỏi và vết nứt mỏi rỉ ở các mép lỗ đinh. Cần dùng kính lúp để tìm các vết nứt ở đó. Đối với các dàn chủ tán đinh nên tìm các đinh tán bị lỏng ở liên kết của các thanh chéo (đặc biệt là các thanh chéo ở khoảng giữa nhịp) và các thanh treo nối với bản nút trên, ở liên kết của các thanh trong hệ giằng liên kết dọc hoặc giằng liên kết ngang giữa các dàn chủ, ở các chỗ giao nhau của các thanh bụng của dàn chủ và của hệ giằng liên kết. Tại chỗ nối các thanh chéo và thanh đứng vào nút dƣới của dàn chủ rất ít gặp các đinh tán bị lỏng yếu. Đối với các dầm hệ mặt cầu, nên tìm đinh tán lỏng ở chỗ liên kết dầm dọc với dầm ngang (đặc biệt là nếu ở đó không có bản cá), ở chỗ liên kết góc cách trên với bản bụng của dầm dọc, ở các thanh của hệ giằng liên kết giữa hai dầm dọc. Cần chú ý mức độ phát hiện mức độ lỏng không đều giữa các đinh trong nhóm đinh. Các đinh ở hàng ngang ngoài cùng chịu lực nhiều nhất sữ bị yếu trƣớc. Các đinh tán chịu cắt một mặt thƣờng sớm bị lỏng hơn các đinh tán chịu cắt hai mặt. Một số đinh tán có thể bị đứt mất mũ đinh. 1.6.1.2. Để phát hiện đinh tán lỏng thoạt tiên quan sát, sau đó nghi ngờ thì dùng búa gõ: 27
- Nếu nhìn kỹ nhìn thấy vết rỉ ở mũ đinh hoặc ở chỗ tiếp các bộ phận nối có thể nghi ngờ đinh lỏng. - Dùng búa 0,2kg gõ nhẹ đầu mũ đinh nếu nghi ngờ thì đặt đầu ngón tay ở đầu mũ đinh phía đối diện và gõ búa lại lần nữa. Nếu đinh tán lỏng thì sẽ cảm thấy đầu mũ đinh bị lắc ngang nhẹ bên dƣới ngón tay. - Cũng có thể kết hợp nghe âm thanh xuất hiện khi đập nhẹ búa vào đinh nếu đinh lỏng thì nghe thấy âm thanh đục. Sau khi phát hiện các đinh tán bị lỏng yếu, đánh dấu sơn và ghi vào phiếu theo dõi cầu yêu cầu thay ngay các đinh đó bằng bu lông có cƣờng độ cao có kích thƣớc. Nhƣ vậy giảm đƣợc ứng suất tập trung quanh lỗ đinh và làm chậm lại quá trình lỏng dần đi của các đinh khác xung quanh. Trong bảng 1-1 và hình 1-11 mô tả tóm tắt các hƣ hỏng đinh tán thƣờng gặp và mức sai hỏng cho phép, nguyên nhân xuất hiện để gợi ý cho cán bộ điều tra. 1.6.2. Điều tra liên kết bu lông có độ chênh đến 1mm giữa đƣờng kính lỗ và đƣờng bu lông nên bị biến dạng trƣợt lớn và chỉ có ở các kết cấu tạm thời. Việc điều tra các liên kết này chủ yếu là xem tình trạng lỏng đai ốc và rỉ ăn mòn bu lông. Đối với liên kết bằng bu lông tinh chế và chốt hịên có ở các dàn T66, VN64, VN71, cần điều tra theo các nội dung nhƣ đối với liên kết đinh tán và thêm nội dung điều tra về đai ốc, mức xiết chặt đai ốc mức độ rỉ của bu lông và chốt. 1.6.3. Điều tra liên kết bu lông cƣờng độ cao. Cần điều tra mức độ ép chặt khít giữa các tập bản thép bằng độ thƣớc thép lá đo khe hở và quan sát. Kiểm tra trạng thái các bu lông đai ốc các vòng đệm. Chú ý tìm các hƣ hỏng điển hình nhƣ: + Các tập bản không đƣợc ép khít với nhau. + Lực căng bu lông không đủ yêu cầu của đồ án. + Có vết nứt trong bu lông và đai ốc. + Có vết dập ở vòng đệm và đai ốc. + Chiều dài ren răng của bu lông thiếu (do thi công dùng bu lông sai qui cách). Để kiểm tra lực căng bu lông cƣờng độ cao phải dùng loại cờ lê đo lực có gắn đồng hồ chuyên dụng. Nếu liên kết có ít hơn 5 bu lông thì kiểm tra tất cả nếu có từ 5-20 bu lông thì kiểm tra 5 bu lông. Nếu số bu lông trong liên kết đƣợc chọn để kiểm tra là nhiều 20 thì kiểm tra 25% số lƣợng bu lông đó. Các hƣ hỏng khác cũng cần đƣợc quan sát cầu nhận xét. 28
I 1,8d II III IV V VI b b a a 0,65d   VII VIII IX X XI XII b a a a c   b a  Hình 1.11. Các hư hỏng đinh tán Bảng 1.1 Mô tả hƣ hỏng Hình Sai số cho Nguyên nhân vẽ phép Đinh tán yếu, bị rung I Không Lực đinh tán yếu, nhiệt độ nung nóng lắc khi đập búa 0,2 kg đinh không đủ, các tập bản cánh chƣa đƣợc ép chặt khít khi tán đinh Mũ đinh bị nứt II Không Đinh bị đốt nóng quá lúc tán. Chất lƣợng thép của đinh tán xấu Mũ đinh không tỳ sát III  0,22mm Ép búa đỡ không chặt khi tán đinh. Có vào bề mặt bản thép gờ vƣớng ở chỗ đáy mũ đinh Mũ đinh có chỗ không IV  0,22mm Nhƣ trên tỳ sát vào bề mặt bản Ép búa đỡ không đúng trục đinh lúc tán thép đinh Mũ đinh bị vẹo V Không Nhƣ trên Mũ đinh bị khuyết hết VI a+b 0,1d Ép búa không đúng xung quanh Chiều dài thân đinh không đủ Mũ đinh bị khuyết ở VII a+b 0,15d Ép búa không đúng một phần Chiều dài thân đinh không đủ Mũ đinh bị lệch tâm VIII 15da 0,1d Ep búa không đúng khi tán đinh Mũ đinh quá bé IX a+b 0,1d Chiều dài phôi đinh thiếu c 0,5d Lực ép búa yếu Có gờ quanh mũ đinh X a 3mm Chiều dài phôi đinh quá thừa  = 1-3mm Vết rạch mặt kim loại XI  5mm Kỹ thuật tán đinh kém Mũ đinh bị rách vết XII  2mm Kỹ thuật tán đinh kém 29
1.6.4. ĐIỀU TRA LIÊN KẾT HÀN. Trên đƣờng sắt có nhiều cầu cũ mà trong chiến tranh đã đƣợc sữa chữa khôi phục tạm thời bằng các liên kết hàn. Nhiều cầu mới làm cũng có sử dụng liên kết hàn. Nhƣng do công nghệ hàn và kiểm tra mối hàn chƣa tốt nên có thể xuất hiện các vết nứt mối hàn. Khi điều tra cầu thép cũ có liên kết hàn cần đặc biệt chú ý các vết nứt hàn nói trên. Các vị trí thƣờng xuất hiện vết nứt moitr các mối hàn cầu thép là: - Mối hàn liên kết các sƣờn tăng cứng với bản bụng của dầm đặc. - Các mối hàn đối đầu. - Các mối hàn chồng, mối hàn có bản hẹp nối 2 phía. Cần đặc biệt điều tra các dầm thép hình I, đã đƣợc dùng làm dầm liên hợp, dầm I chồng và thép bản đã dùng để hàn vá cấu kiện cầu. Có thể chúng đƣợc chế tạo bằng loại thép sôi, không chịu hàn, dễ bị phá hoại dòn ở mối hàn. Hƣ hỏng này nguy hiểm bởi vì nó xuất hiện ngay khi biến dạng còn nhỏ trong phạm vi làm việc đàn hồi. a) b) c) d) e) Hình 1.12. Các dạng hư hỏng mối hàn Trên hình vẽ 1-12 là các dạng hƣ hỏng điển hình của mối hàn cần phát hiện và phân loại khi đi điều tra. 1.6.4.1. Các vết nứt trong mối hàn và trong thép kết cấu quanh đó có thể xuất hiện do chất lƣợng xấu của thuốc hàn, do bẩn các mép chuẩn bị hàn với nhau, do xỉ hàn lẫn vào mối hàn. Các vết nứt thƣờng ở gần rãnh cắt, gần chỗ mà mối hàn không thấu, ở các chỗ thay đổi mặt cắt đột ngột. Khi điều tra thấy vết nứt ỏ mối hàn phải đánh dấu sơn và yêu cầu mài tẩy mối hàn đi rồi hàn lại cho đảm bảo chất lƣợng. 30
1.6.4.2. Những chỗ mối hàn không ngấu (hình 1-12c), là nơi có hiện tƣợng không nóng chảy cục bộ. Giữa mối hàn và thép kết cấu hoặc giữa các lớp mối hàn lần lƣợt nhiều lớp. Hƣ hỏng này có thể làm giảm yếu mặt cắt mối hàn đến hơn 50% và điều tra kỹ lấy số liệu cho việc tính toán lại kết cấu cũng nhƣ kiến nghị việc sửa chữa. Một nguyên nhân của hƣ hỏng này là do không làm sạch kỹ các mép chuẩn bị hàn hoặc do hàn quá nhanh. 1.6.4.3. Các rìa xờn mối hàn (hình 1-12d). Nguyên nhân là do kim loại nóng chảy bị tràn ra khỏi vị trí mối hàn rồi lan ra phần thép kết cấu chƣa bị nung nóng lên quanh mối hàn. Cần kiểm tra kỹ các ria xờm mối hàn vì chúng thƣờng thƣờng kèm theo hiện tƣợng hàn không thấu và các rãnh cắt. Khi que hàn nóng chảy quá nhanh thì một vài chỗ thép kết cấu chƣa kịp nóng chảy và bị các ria xờm mối hàn cho lấp các chỗ hàn không thấu ở mép cấu kiện. Hiện tƣợng này cũng có thể do que hàn di động lệch ra trục mối hàn, lƣợng kim loại nóng chảy thừa và xỉ hàn sẽ lẫn vào mối hàn. Khi điều tra phát hiện và yêu cầu hàn lại cần nhắc nhở việc chọn đúng nhiệt độ khi hàn. Để tạo ra sự chuyển biến đều đặn phải rà hết các ria xờm mối hàn, khi nó dày hơn 3mm phải yêu cầu đục đi ma quan sát tiếp phía dƣới. 1.6.4.4. Các rãnh cắt (Hình 1-12e) Chúng xuất hiện khi hàn với dòng điện quá mạnh và điện áp quá cao khiến cho thép kết cấu đốt quá nóng. Các rãnh cắt này nguy hiểm vì gây ra ứng suất tập trung và giảm yếu mặt cắt. Khi điều tra thấy rãnh cắt không quá 0.5mm đối với bản thép kết cấu dày đến 10mm, không quá 1mm đối với bản thép dày hơn 10mm, thì chỉ đánh dấu sơn và ghi lại trong sổ điều tra theo dõi tiếp. Nếu thấy rãnh cắt sâu hơn nữa phải yêu cầu hàn lại ngay. 1.6.4.5. Các lỗ rỗng và các chỗ lẫn xỉ hàn với mối hàn đều làm giảm mặt cắt mối hàn, gây ra ứng suất tập trung cục bộ. Khi điều tra cần tìm nguyên nhân. Có thể lỗ rỗng là do dùng que hàn chất lƣợng xấu, do mép chuẩn bị hàn bẩn, do hàn quá mạnh và do thép kết cấu là loại thép sôi, không chịu hàn. Nguyên nhân lẫn xỉ hàn là do chọn sai chế độ hàn, sai loại que hàn và thuốc hàn, tay nghề thợ hàn thấp. 1.6.4.6. Cách phát hiện và kiểm tra. Để phát hiện chỗ mối hàn không ngấu thƣờng phải quan sát những chỗ mặt cắt mối hàn không đều và có vảy hàn rõ rệt. Các mối hàn tốt thƣờng có chiều rộng không đổi và các vảy hàn nhỏ mịn, bề mặt đều đặn, không có ria xờm và vết cháy. Để kiểm tra kích thƣớc mối hàn, lấy số liệu cho việc tính toán lại kết cấu phải dùng các bộ thƣớc thép lá và bộ thƣớc đo đặc biệt. 31
Trong các mối nối cấu kịên chịu kéo hoặc chịu kéo-nén thì chiều cao lồi lên của mối hàn không đƣợc lớn hơn 10% chiều rộng mối hàn và không đƣợc lớn hơn 3mm. Còn trong các cấu kiện chịu nén thì phần lồi lên của mối hàn không đƣợc quá 1/5 chiều rộng mối hàn và không quá 4mm. Khi điều tra cần nhận xét dạng mối hàn góc. Chúng phải có bề mặt cong lồi lên. Bề mặt lồi là cho phép trong phạm vi 1,5 mm khi mối hàn dày 8mm, ở trong phạm vi 3mm khi mối hàn dày 13-16mm, nếu thấy mối hàn có phần kim loại thừa ra quá nhiều phải yêu cầu mài đi để đảm bảo chuyển tiếp êm thuận từ mối hàn sang thép kết cấu quanh nó. 1.7. ĐIỀU TRA GỐI CẦU. 1.7.1 NGUYÊN TẮC CHUNG a) b) Trôc däc cÇu y1 Trôc cña khèi y2 c©n b»ng Trôc thít duíi x1 1 2 cña gèi y4 Tim trô Tim a 4 x3 b 3 Hình 1.13. Đo đạc hiện trạng gối cầu Các loại gối đƣợc đề cập ở đây bao gồm gối thép, gối cao su-thép Khi điều tra cần phải xem có các dạngiữa hƣ hỏng điển hình sau đây hay không: - Các bề mặt tựa không chặt khít - Sai vị trí của các bộ phận chi tiết trong gối cầu(nghiêng lệch các con lăn, con quay bị lệch khỏi vị trí thiết kế) - Rỉ mòn các con lăn và bề mặt tiếp xúc với chúng của các thớt gối của con quay. - Các vết nứt trong các bộ phận gối cầu - Các liên kết giữa các bộ phận của gối bị yếu hoặc hƣ hỏng. - Hộp sắt che bảo vệ gối bị hƣ hỏng. 1.7.2 CÁC CHỈ DẪN CƠ BẢN Công tác điều tra gối cầu bắt đầu bằng việc kiểm tra vị trí các thớt gối trên mặt bằng, cần phải đo khoảng cách từ tim dọc cầu và tim ngang của mố cọc trụ đến các điểm đặc trƣng của thớt gối (các góc, các điểm giao giữa các trục của thớt gối ) Vị trí con quay cũng đƣợc kiểm tra bằng cách tƣơng tự. Cao độ các bề mặt thớt gối đƣợc kiểm tra bằng máy đo đạc. 32
Căn cứ vào nhận xét vị trí tƣơng đối giữa các bộ phận của gối có thể phát hiện độ xê dịch của các tâm của chúng, sự nghiêng lệch và các đặc điểm khác nữa. Trong bản báo cáo điều tra cần ghi rõ các điều kiện đo: nhiệt độ không khí Nên đo kiểm tra các gối cầu vào lúc thời gian mát vì lúc đó các bộ phận kết cấu nhịp có nhiệt độ gần giống nhau. Sơ đồ xác định độ xê dịch của con quay so với thớt gối dƣới theo hƣớng dọc cầu đƣợc vẽ trên hình 1- 13 chuyển vị n ở nhiệt độ t là: n (t t o )* l* Trong đó: : Hệ số nở dài, bằng 0.0000118 đối với thép, bằng 0.00001 đối với bê tông l: Nhịp tính toán nhiệt độ của kết cấu nhịp. to: Nhiệt độ ứng với lúc trục con quay và trục thớt gối cần phải trùng nhau: K t t o tb 2.b. ttb: Nhiệt độ trung bình đại số giữa nhiệt độ cao nhất và thấp nhất trong năm. Chuyển vị dọc do hoạt tải (đối với kết cấu nhịp thép lấy K ). K K 2.l. Dấu của số hạng thứ hai trong công thức trên đƣợc lấy tuỳ theo hƣớng chuyển vị của con quay do hoạt tải (dấu + khi chuyển vị về phía đầu nhịp - khi chuyển nhịp về phía giữa nhịp). Khi tính toán ttb thì nhiệt đội hàng năm đƣợc xét với dấu của nó. Mức độ lệch bình thƣờng của tâm các con quay so với trục thớt gối dƣới lấy bằng n/2. Hiệu số giữa các chuyển vị đo đƣợc thực tế và chuyển vị tính toán của trục con quay đối với trục thớt gối lấy bằng chuyển vị phụ, có thể xảy ra do hậu quả của sai sót thi công đặt gối do chuyển vị của mố trụ trong quá trình khai thác cầu. Đối với các kết cấu nhịp dàn nằm dọc theo hướng Bắc Nam nhƣ trên tuyến đƣờng sắt Hà Nội - TP Hồ Chí Minh cần lƣu ý là chuyển vị của gối cầu và các hƣ hỏng của gối cầu đều chịu ảnh hƣởng của hiện tƣợng nung nóng không đều các dàn chủ do bức xạ mặt trời. Do đó toàn kết cấu nhịp dàn bị uốn cong trong mặt phẳng nằm ngang. Hậu quả là các gối cầu cản trở sự chuyển quay của kết cấu nhịp dàn trong mặt bằng làm xuất hiện các hiện tƣợng xô lệch, cong vênh, các vết nứt trong khối xây trụ mố và các hƣ hỏng khác nữa. 33
Để tìm ra nguyên nhân thực tế của các hư hỏng gối cầu phải phân tích tài liệu điều tra. Đôi khi phải theo dõi quan sát lâu dài và định kỳ đo lại vị trí các gối cầu, các mố trụ và kết cấu nhịp, so sánh với các số liệu của các lần đo với nhau. Khi phát hiện thấy con lăn bị xô lệch phải đề nghị kích nâng kết cấu nhịp lên một đầu để rà lại cho phẳng. Cần phát hiện xem có tình trạng gối bị cập kênh và gối không chặt khít lên bệ kê gối hay không. Hƣ hỏng loại này sẽ làm tăng tác động xung kích lên kết cấu khi tàu chạy qua cầu, bệ kê gối có thể bị nứt, thớt gối và khối xây thêm mố trụ cũng có thể bị nứt. Khi phát hiện hƣ hỏng loại này cần kiến nghị sửa chữa bằng cách chêm chèn các bản đệm chì hoặc bơm ép vữa xi măng vào khe hở v.v Đối với các gối cao su- thép cần đo kiểm tra chiều cao và diện tích tựa so với đồ án. Phải kiểm tra vết nứt trong phần cao su và sự bong dán của bản thép khỏi cao su cũng nhƣ kiểm tra sự trƣợt của cả gối so với bệ kê gối. Cũng cần phát hiện tình trạng lún không đều giữa các gối cao su - thép trên cùng một đầu kết cấu nhịp. Khi đó kết cấu nhịp phải chịu xoắn phụ. 1.8. ĐIỀU TRA MỐ TRỤ VÀ MÓNG. Khi điều tra mố trụ cần lƣu ý phát hiện các dạng hƣ hỏng điển hình gồm: - Các vết nứt. - Sút vỡ khối xây đá. - Chuyển vị và biến dạng của bản thân mố trụ nhƣ lún, nghiêng lệch, trƣợt. - Hiện tƣợng trƣợt sâu của cả mố trụ cùng với nền. Cần phân biệt các dạng vết nứt nhƣ sau: - Vết nứt bề mặt. - Vết nứt sâu. - Vết nứt xuyên a) b) c) Hình 1.14. Các dạng vết nứt ở mố trụ 34
1.8.1 ĐIỀU TRA VẾT NỨT. Căn cứ dạng bề ngoài của vết nứt có thể xác định nguyên nhân xuất hiện và phát triển của nó. Nguyên nhân các vết nứt nhỏ ngẫu nhiên phân bố trên bề mặt bê tông thƣờng là ứng suất nhiệt độ, xuất hiện khi thay đổi đột ngột nhiệt độ khí quyển, hoặc do đặc điểm của quá trình hoá học diễn ra khi bê tông đang hoá cứng. Các vết nứt thẳng đứng, rộng ở phía dƣới và hẹp dần ở phía trên thƣờng là dấu hiệu của tình trạng mố hoặc trụ bị lún không dều hoặc tình trạng chịu lực của đất nền không đủ. Nếu gối cầu bị không đảm bảo đƣợc cho kết cấu nhịp chuyển vị theo sự tính toán thì xuất hiện sự đẩy ngang lún có thể gây ra các vết nứt thẳng đứng phân tán phần tƣờng trƣớc mố với phần tƣờng cách, vết nứt này to ở phía trên và hẹp dần ở phía dƣới bắt đầu từ mép trên của mố. Nếu áp lực đất sau mố tăng lên do đất bị no nƣớc hoặc hoạt tải tăng có thể gây ra các vết nứt thẳng đứng nhƣ trên và các vết nứt nằm ngang ở tƣờng trƣớc hay tƣờng cánh mố. Các khối xây đá của mố trụ cũ có thể bị nứt vỡ ở vùng đặt đá kê gối. Khi điều tra nên dung búa gõ nhẹ để kiểm tra các chỗ mạch vữa xây bị hở và hƣ hỏng. Trên các con sông có nƣớc chảy mạnh thƣờng có hiện tƣợng mài mòn và làm hỏng mạch vữa xây đá, ăn mòn mố trụ bị ngập nƣớc,có thể tạo ra các hốc lõm nguy hiểm làm giảm yếu mặt cắt thân mố trụ. Trên đinh tƣờng đầu của mố nếu chất lƣợng bê tông hay khối xây đá kém và trên đó lại đặt mối nối ray thì có thể xuất hiện các vết nứt thẳng đứng đi từ đinh tƣờng đầu mố xuống.ƣ Trong mố trụ bằng bê tông đôi khi có thể thấy vết nằm ngang do lỗi thi công khiến cho các khe nối giữa các đợt đổ bê tông không đƣợc liên kết tốt. Các mố trụ khối lớn cũng có thể thấy các vết nứt thẳng phân bố ngẫu nhiên do nhiệt toả ra không đều trong quá trình bê tông hoá cứng. Đối với các thân trụ mố kiểu cột tròn hay lăng trụ cần điều tra các vết nứt thẳng đứng cũng nhƣ tình trạng rỉ cốt thép nặng làm vỡ bung lớp bê tông bảo hộ ở đoạn có độ ẩm ƣớt thay đổi do mức nƣớc lên xuống. Đối với các xà mũ bê tông cốt thép của mố trụ trên tìm các vết nứt thẳng đứng và vết nứt xiên do các yếu tố lựch gây ra (do lún mố trụ không đều, do bố trí các cọc, cột không đúng vị trí cần thiết, do hƣ hỏng gối cầu v.v ). Cũng cần điều tra kỹ ở chỗ nối cột thân vào xà mũ là nơi có thể bị nứt vòng quanh. 1.8.2 ĐIỀU TRA VỀ CHUYỂN VỊ. Các nguyên nhân gây chuyển vị quá mức ở mố trụ có thể là: - Xói quá sâu ở móng mố trụ. - Khả năng chịu lực của đất nền không đủ. - Áp lực ngang của đất tăng lên. - Hiện tƣợng trƣợt sâu. 35
Khi điều tra cần nhận xét sự xê dịch của các gối di động, sự mở rộng hay co hẹp lại của khe hở giữa đầu kết cấu nhịp với mố để phát hiện các chuyển vị quá mức. Nếu phát hiện đƣợc và nghi ngờ cần phải tiến hành đo đạc chi tiết bằng máy cao đạc và máy kinh vĩ. Cần nhận xét hiện trạng nối tiếp cầu với đƣờng. Nếu mái dốc nón mố quá dốc thì dễ xảy ra sụt lở, lún tà vẹt, lún ray, biến dạng và ứng suất trong ray tăng tăng lên có thể đến mức nguy hiểm. 1.9. ĐIỀU TRA ẢNH HƢỞNG CỦA MÔI TRƢỜNG ĂN MÕN ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH CẦU. Công tác điều tra này chủ yếu nhằm đánh giá ảnh hƣởng của môi trƣờng nƣớc và khí quyển đến sự ăn mòn thép, cốt thép, bê tông khối xây đá, vữa xây. Khi điều tra về các cầu ở vùng ven biển, vùng công nghiệp tập trung mang các yếu tố ăn mòn cần áp dụng Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3994-85 về phân loại môi trƣờng xâm thực. 1.9.1 -ẢNH HƢỞNG MÔI TRƢỜNG ĐẾN HIỆN TƢỢNG RỈ THÉP VÀ CỐT THÉP. Để đánh giá ảnh hƣởng môi trƣờng cần điều tra các số liệu sau: - Nồng độ các chất mòn có trong nƣớc: Mg2+ (đơn vị đo mg/1) 2+ NH4 (đơn vị đo mg/1) 2- SO4 (đơn vị đo mg/1) CO2 (đơn vị đo mg/1) + Tổng hàm lƣợng các muối khi có bề mặt hay hơi(g/l). + Độ pH của nƣớc. + Độ cứng của nƣớc. - Nồng độ các chất ăn mòn trong khi quyển, (chia làm 3 nhóm khí, theo TCVN 3994- 85). 2- - Nồng độ các chất ăn mòn có trong đất (sunfát SO4 ) tính bằng mg trong 1 kg đất. - Độ ẩm bình quân hàng năm ở khu vực cầu, số tháng có độ ẩm lớn hơn 70%. - Hƣớng gió chủ yếu trong năm. - Nhiệt độ bình quân hàng tháng, hàng năm. - Tốc độ rỉ thép bình quân hàng năm đối với mẫu thép của cầu cũng nhƣ của các công trình xây dựng khác trong cùng khu vực có cầu. - Nhận xét chung về tình trạng rỉ thép và cốt thép của cầu cũng nhƣ của các công trình xây dựng khác trong cùng khu vực có cầu. 36
Cần đặc biệt điều tra đối với công trình có cọc thép đóng trong vùng có mức nƣớc lên xuống và gần biển. 1.9.2. TÌNH TRẠNG CÁC BÔ NÁT HOÁ BÊ TÔNG VÀ ĂN MÕN ĐỐI VỚI BÊ TÔNG. 1.9.2.1. Hiện tƣợng các-bô-nát hoá. Cần phải điều tra, mô tả vị trí và mức độ các bô nát hoá bê tông của kết cấu nhịp và của mố trụ. Dùng phênoltalêin làm chất chỉ thị mầu để bôi lên bề mặt bê tông cần điều tra. Nếu độ pH > 8,3 thì bề mặt vết bôi dung dịch sẽ có màu đỏ, chứng tỏ bê tông còn khả năng bảo vệ cốt thép chống rỉ. Có thể dùng máy khoan, hoặc máy mài tròn cầm tay để tạo ra một lỗ sâu hay vết rách sâu 1-3cm trên bề mặt bê tông, sau đó nhỏ dung dịch phênoltalêin vào vết đó rồi nhận xét màu sắc suy ra mức độ các bô nát hoá theo chiều sâu từ bề mặt bê tông vào phía trong. Cần phân biệt rõ 1 vùng có mầu sắc khác nhau. Vùng đã bị các bô nát hoá và vùng còn nguyên. Đƣờng mép ranh giới này không đều đặn mà nhấp nhô răng cƣa, vị trí đỉnh răng cƣa gần cốt thép chính là nơi có nguy cơ xuất hiện rỉ cốt thép. Khi điều tra cần nhận xét tình trạng bề mặt của bê tông. Chất lƣợng bề mặt xấu, gồ ghề là một trong các nguyên nhân chính làm tăng quá trình các bô nát hoá (các cầu cũ thƣờng thi công bằng ván khuôn gỗ không đƣợc bào nhẵn, không bôi trơn, phép ván khuôn không phảng đều). 1.9.2.2. Hiện tƣợng kiềm hoá bê tông. Biểu hiện của hiện tƣợng này là các nhũ vôi trắng xuất hiện trên bề mặt bê tông. Nơi thƣờng gặp nhũ vôi này là đáy bản máng ba lát đã bị nƣớc thấm qua bê tông bản. Nguyên nhân là do axit silic (SiO2) có trong không khí khi gặp mƣa đọng trong máng ba lát sẽ tác dụng hoá học với xi măng có chứa các chất kiềm. Sản phẩm của phản ứng này đƣợc nƣớc mƣa thấm qua bản bê tông cốt thép đƣa ra theo bề mặt đáy bản tạo ra các nhũ vôi khi đó chứng tỏ bê tông bản đã bị rỗng xốp, có thể giảm cƣờng độ. 1.9.2.3. Dự báo. Việc điều tra mức độ các bô nát hoá bê tông và kiểm hoá bê tông nhằm đƣa ra những nhận xét sau: - Nhận xét chung về tình trạng ăn mòn bê tông và ảnh hƣởng của nó đến mức độ ăn mòn cốt thép trong bê tông (nhận xét định tính). - Nhận xét chung về mức độ giảm cƣờng độ bê tông trong lòng kết cấu đã bị rỗng xói nếu phát hiện thấy nhũ vôi ở bề mặt ngoài. - Tính toán định lƣợng về số năm mà quá trình các bô nát hoá diễn ra sâu đến sát cốt thép và đoán thời điểm bắt đầu rỉ cốt thép. Từ đó kết hợp với các biện pháp khác về đánh giá tốc độ rỉ cốt thép và mức giảm diện tích chịu lực cốt thép. 37
1.10. ĐIỀU TRA HẬU QUẢ CỦA ĐỘNG ĐẤT, CHÁY, NỔ, LỞ NÖI. Khi điều tra về lịch sử khai thác cầu, cần đặc biệt lƣu ý điều tra về các tai nạn nói trên; thời gian xảy ra, nguyên nhân, diễn biến, hậu quả hƣ hỏng, các công tác khắc phục đã làm. Trên cơ sở đó để kết hợp phân tích các nguyên nhân hƣ hỏng của những phần quan sát đƣợc và ngoại suy về các hƣ hỏng có thể có của những phần ẩn dấu trong đất, trong nƣớc do hậu quả của các tai nạn nói trên và định hƣớng đo đạc tiếp hoặc kiến nghị về điều kiện khai thác tiếp cầu. Đối với các cầu ở gần đƣờng ống dẫn xăng dầu cần lƣu ý điều tra về tai nạn cháy nổ. Đối với các cầu qua dòng chảy thƣờng xuyên cần chú ý điều tra tình hình dân cƣ quanh vùng dùng mìn đánh cá ở gần cầu có thể gây nguy hiểm cho phần dƣới nƣớc và dƣới đất của mố trụ cầu. Đối với cầu nằm trong vùng đã từng xảy ra động đất cần điều tra về hậu quả động đất đối với cầu và các công trình gần đó. Nếu cầu thuộc loại lớn cần kết hợp tham khảo các cơ quan chuyên môn sâu nhƣ Viện khoa học trái đất v.v Khi điều tra thấy có nghi ngờ cần thu thập thêm các số liệu đặc biệt phục vụ việc kiểm toán dƣới tác dụng của động đất, sụt lở núi lớn theo các yêu cầu đặc biệt của cấp có thẩm quyền. 1.11. SƠ BỘ PHÂN CẤP HẠNG TRẠNG THÁI KỸ THUẬT CẦU. Sau khi điều tra thị sát cũng nhƣ sau khi điều tra chi tiết cần thiết phải phân cấp hạng trạng thái kỹ thuật của cầu để định hƣớng cho công tác sửa chữa gia cố nếu cần thiết. Đề nghị cấp hạng như sau: Cấp 0: Công trình không cần sửa chữa và chỉ có các hƣ hỏng nhỏ, cá biệt. Cấp I: Công trình có hƣ hỏng nhƣng có thể khắc phục hoặc ngăn ngừa phát triển bằng việc bảo dƣỡng thƣờng xuyên hoặc bằng việc sửa chữa đơn giản (sơn, sửa, lớp phòng nƣớc, sửa mặt cầu). Cấp II: Công trình có những hƣ hỏng ở mức độ phải tiến hành công tác sửa chữa vừa và sửa chữa lớn. Cấp III: Công trình có các hƣ hỏng không thể khai thác bình thƣờng đƣợc nữa, yêu cầu phải sửa ngay lập tức. Việc phân cấp hạng trạng thái kỹ thuật cần đƣợc đề nghị tƣơng ứng với các hƣ hỏng theo bảng 1-2 sau. 1.12. YÊU CẦU VỀ HỒ SƠ ĐIỀU TRA CÁC HƢ HỎNG CẦU KHUYẾT TẬT. Mọi kết quả điều tra hƣ hỏng và khuyết tật đƣợc thể hiện bằng các hình vẽ sơ hoạ về vị trí, hình dạng, độ lớn các hƣ hỏng khuyết tật, bằng các ảnh chụp và bản thuyết minh mô tả của từng hƣ hỏng, bằng cách xếp loại hƣ hỏng theo thứ hạng đã qui định. Đối với từng kết cấu nhịp, từng mố trụ, các kết quả điều tra đƣợc tập hợp riêng. Sau khi ghép lại thành bộ phận hồ sơ có phần quan nhận xét và các đề nghị chung với toàn cầu. 38
Biểu mẫu điều tra đƣợc ghi ở phụ lục của các Qui trình khai thác, kiểm định cầu. 39
Bảng 1.2 Cấp hạng CÁC HƢ HỎNG ĐẶC TRƢNG kỹ thuật Kết cấu nhịp thép: 0 - Lớp sơn các cấu kiện dàn chủ bị hỏng ở vài chỗ riêng lẻ, cấu kiện hệ liên kết bị cong cục bộ. I - Rỉ ít ở các cấu kiện dàn chủ, phần xe chạy bản nút, cấu kiện liên kết, một số đinh tán bị lỏng yếu một cách các biệt, một số cấu kiện riêng lẻ bị biến dạng - Rỉ nặng phần xe chạy, bản nút cấu kiện liên kết. Rỉ ít ở cấu kiện chính của dàn, II cả nhóm đinh nối các cấu kiện chính bị lỏng yếu. Một vài liên kết cá biệt bị đứt. - Rỉ nặng ở các cấu kiện dàn chủ, phần xe chạy, bản nút và cấu kiện hệ liên kết, III gây ra giảm yếu mặt cắt thép chịu lực quá 10%, lỏng đinh tán, có vết nứt mới ở cấu kiện dàn chủ, biến dạng và đứt thanh chéo dàn do hƣ hỏng cơ học vì tàu xe đâm va. Kết cấu nhịp bê tông cốt thép: 0 - Các vết nứt cá biệt trên bề mặt vê tông có độ rộng ≤ 0,2 mm, vỡ lớp bảo hộ ở vài chỗ nhƣng không lộ cốt thép. I - Nhiều vết nứt trong bê tông có độ mở rộng ≤ 0,2 mm, vỡ lớp bê tông bảo hộ, lõi cốt thép ở một số chỗ riêng lẻ, có hiện tƣợng khử kiềm bê tông và xuất hiện vết nhũ vôi ở một số chỗ riêng lẻ trên bề mặt bê tông. - Các vết nứt riêng lẻ có độ rộng > 0,3 mm, trong đó có các vết nứt xuyên, vết II nứt nghiêng ở sƣờn dầm, hƣ hỏng nặng bê tông bản do sự khử kiềm. Hƣ hỏng nặng lớp bê tông bảo hộ và rỉ cốt thép. Vết nứt trong kết cấu dự ứng lực quá 0,1 - 0,15 mm. Hƣ hỏng liên kết ngang giữa các dầm chủ. - Nhiều vết nứt lớn quá 0,3 mm. Rỉ nặng cốt thép đến mức làm giảm yếu cốt thép III hơn 10%. Hƣ hỏng nặng bê tông trên phần lớp bản. Mố trụ cầu đá, cầu bê tông: 0 - Hƣ hỏng vữa xây trong vài mạch xây các biệt. Vỡ sứt bề mặt khối xây tại vài chỗ cá biệt sâu đến 3 cm trong vài mố trụ khối nặng. Độ rộng các vết nứt các biệt lên đến 0,5 mm trong mố trụ khối. - Hƣ hỏng vữa xây ở phần lớn các mạch xâu của mố trụ. Sứt vỡ khối xâu bề mặt I sâu đến 3cm có chỗ các biệt sâu đến 10cm. Nhiều vết nứt rộng đến 0,5 mm, cá biệt rộng đến 2mm trong mố trụ khối nặng hoặc đạt đến các trị số tƣơng ứng 0,2 mm và 0,5 mm trong kết cấu bê tông cốt thép của mố trụ. II - Hƣ hỏng vữa xây trong các mạch xây, cá biệt có chỗ đá xây đã bị trƣợt. Sứt vỡ sâu đến 10 cm trong khối xây, các biệt xâu hơn 10 cm. Hƣ hỏng phần lớn lớp bảo vệ của kết cấu bê tông cốt thép và cốt thép đẵ bị rỉ đến 10% mặt cắt. Nhiều vết nứt quá 2 mm, cá biệt nứt đến 5 mm trong khối xây, hoặc đạt đến các trị số 0,5 mm và 1mm trong kết cấu BTCT của mố trụ. III - Hƣ hỏng vữa trong các mạch xây, cả hàng đá xây hoặc nhóm viên đá xây bị trƣợt, khối xây có chỗ vỡ sâu quá 10cm. Kết cấu BTCT có cốt thép rỉ quá 10% và bị biến dạng cốt thép. Các vết nứt xuyên tách kết cấu thành các phần. 40
CHƢƠNG 2 THỬ NGHIỆM CẦU 2.1. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG 2.2.1. MỤC ĐÍCH THỬ TẢI CẦU VÀ CÁC TRƢỜNG HỢP CẦU THỬ TẢI Mục đích chính của việc thử tải cầu là làm rõ các đặc điểm làm việc thực tế của toàn công trình cầu nói chung cũng nhƣ các bộ phận riêng lẻ của cầu. Trong khi thiết kế cầu thƣờng phải dùng những sơ đồ tính toán đơn giản hóa và những tính chất vật liệu đại diện. Vì vậy tất nhiên sự làm việc thực tế của các kết cấu cầu sẽ khác với các giả thiết tính toán. Kết quả công tác thử tải cầu còn đƣợc dùng để nghiên cứu nhằm hoàn thiện phƣơng pháp tính và phƣơng pháp đánh giá năng lực chiụ tải của cầu. Mặt khác trong quá trình khai thác cầu thì điều kiện làm việc cảu cầu cũng có những thay đổi, tính chất các vật liệu làm cầu cũng thay đổi theo thời gian. Việc thử tải cầu sẽ giúp chúng ta hiểu rõ ảnh hƣởng của những thay đổi đó đến sự làm việc thực tế của cầu. Cần tiến hành thử tải cầu trong những trƣờng hợp sau: 1. Khi nghiệm thu cầu mới xây dựng xong. Việc này nhằm thu nhập các số liệu ban đầu về các biến dạng chung và biến dạng cục bộ, các độ võng, các chuyển vị của các gối cầu, các chu kì và biên độ của dao động thẳng đứng và dao động nằm ngang, trạng thái ứng suất ở những chỗ đặc trƣng nhất của kết cấu và công trình v.v các số liệu này sẽ đƣợc so sánh với các số liệu tính toán tƣơng ứng. Chúng đƣợc lƣu trữ để sau này khi có dịp thử tải lần khác sẽ so sánh tìm ra những thay đổi đã xẩy ra trong quá trình khai thác cầu. 2. Khi có nhu cầu cần phải chính xác hoá kết quả tính toán năng lực chịu tải của một cầu thực nào đó trong một tình huống đặc biệt nào đó. 3. Sau khi kết thúc việc tăng cƣờng sửa chữa một cầu cũ. Mục đích để đáng giá hiệu quả của việc tăng cƣờng sửa chữa vừa thực hiện xong. 4. Thực hiện thử tải định kỳ trong quá trình khai thác cầu, phát hiện các thay đổi trong sự làm việc của các bộ phận kết cấu cầu. 5. Trong các trƣờng hợp đặc biệt nhằm mục đích nghiên cƣú hoàn thiện lý thuyết và phƣơng pháp tính toán kết cấu cầu. 2.1.2 NỘI DUNG CÔNG TÁC THỬ TẢI CẦU Công tác thử tải cầu bao gồm việc thử cầu dƣới hoạt tải đứng yên trên cầu (thử tải tĩnh) và việc thử cầu dƣới hoạt tải chạy qua cầu (thử tải động). Có thể thử tải động với các loại đoàn xe ô tô, đoàn tàu thông thƣờng hàng ngày qua cầu hoặc thử tải với các đoàn xe ô tô, đoàn tàu đặc biệt. Đôi khi, nếu cần thiết, công tác thử tải câù đƣợc kết hợp với công tác nghiên cứu trong phòng thí nghiệm (về vật liệu, trên mô hình,v.v ). 41
Nói chung cần đo các thông số kỹ thuật sau: -Khi thử tải tĩnh: + Độ võng, độ vồng của dầm (dàn,vòm) chủ. + Độ lún của mố trụ, gối. + Chuyển vị ngang đầu trên của mố,trụ,gối. + Ứng suất lớn nhất ở các mặt cắt cần kiểm tra. + Ứng suất tập trung, ứng suất cục bộ (đối với công trình có yêu cầu đặc biệt) + Biến dạng đàn hồi và biến dạng dƣ. - Khi thử tải động : + Độ võng động của kết cấu nhịp. + Độ lún của mố,trụ,gối. + Chuyển vị ngang đầu trên của mố,trụ,gối. + Ứng suất lớn nhất. + Biên độ và tần số dao động tự do theo phƣơng thẳng đứng. + Biên độ và tần số dao động tự do theo phƣơng nằm ngang (đặc biệt đối với cầu cong, cầu đƣờng sắt). + Biến dạng đàn hồi và biến dạng dƣ. Trƣớc tiên cần phải lập đề cƣơng thử tải cầu bao gồm các nội dung chủ yếu sau: - Khái quát về tính chất, đặc điểm công trình. - Mô tả thực trạng công trình. - Những hiện tƣợng cần lƣu ý về chất lƣợng thi công công trình. - Yêu cầu và mục đích công tác thử tải. - Các nội dung cần quan sát, đo đạc lúc thử tải. - Tải trọng thử cầu, cách bố trí và trình tự xếp tải, dỡ tải, thời gian giữ tải đứng - Tổ chức cân thử tải trƣớc khi xếp lên cầu. - Các máy móc, thiết bị đo đạc. - Sơ đồ bố trí các điểm đo. - Kế hoạch bố trí các lực lƣợng cán bộ đo đạc. - Bố trí phƣơng tiện phục vụ đo dạc (đà giáo, cần cẩu, canô ). - Xác định thời gian thử ngiệm thích hợp. - An toàn lao động cho ngƣời và máy móc. - Phân công trách nhiệm giữa các đơn vị tham gia thử tải. 42
Sau khi đề cƣơng thử tải đƣợc cấp có thẩm quyền duyệt, cần lập hồ sơ thiết kế thử tải kèm dự toán. Trong hồ sơ phải cụ thể hoá tất cả các nội dung đã có trong đề cƣơng thử tải và thể hiện bằng các bản vẽ, bản tính chi tiết. Trong quá trình thử tải cầu sẽ đo các biến dạng chung có ý nghĩa đặc trƣng cho sự làm việc tổng thể của toàn kết cấu (các chuyển vị góc hoặc chuyển vị thẳng của kết cấu nhịp hoặc các bộ phận của nó, hoặc của mố trụ v.v ). Cũng cần đo những biến dạng cục bộ để từ đó suy ra trạng thái ứng suất của bộ phận kết cấu. Khi thử tải động ngƣời ta dùng các thiết bị ghi lại đặc trƣng động học của toàn cầu nói chung hoặc của các bộ phận riêng lẻ. Muốn chọn hợp lý loại thiết bị đo để thử tải cầu cụ thể nào đó cần phải dự kiến gần đúng trƣớc các trị số và đặc điểm của các biến dạng sắp sửa đƣợc đo. Muốn vậy phải tính toán trƣớc hoặc tham khảo các kết quả đo đã có ở các cuộc thử tải tƣơng tự trứơc đây. Nếu chọn đúng loại thiết bị cần dùng thì công tác thử nghiệm cầu sẽ làm nhanh gọn và chính xác, tiết kiệm. Trƣớc khi thử tải cần phải lập sơ đồ bố trí các thiết bị đo, đánh số hiệu chúng, làm các mẫu bảng ghi số liệu cho phù hợp với từng thiết bị đo và với sơ đồ thử tải, phân công các nhân viên đo đạc và huấn luyện lại họ cho phù hợp nội dung thử tải cầu cụ thể. Khoảng thời gian thử tải cần đƣợc dự kiến chính xác, đặc biệt với các cầu đƣờng sắt đang khai thác thì phải chọn thời điểm "cửa sổ" của biểu đồ tàu chạy. Cũng cần lƣu ý công tác an toàn trong quá trình thử cầu phẩi theo đúng các qui định thông thƣờng. Việc chỉ huy và thông tin trong quá trình thử tải cầu là rất quan trọng, nhất là đối với các cầu lớn, cầu đƣờng sắt, cầu đang khai thác trên các tuyến đƣờng nhiều xe cộ qua lại. Cần có các phƣơng tiện loa, máy bộ đàm, xe ô-tô con, điện thoại. 2.1.3. TẢI TRỌNG THỬ CẦU 2.1.3.1 - Xe thử tải Nguyên tắc cơ bản để chọn tải trọng thử cầu phải gây ra đƣợc nội lực (mà chủ yếu là mômen uốn) bằng 80% trị số khả năng chịu lực cho phép của kết cấu. Nếu tải trọng nhỏ quá thì việc thử tải không có ý nghĩa. Đối với các cầu mới hoặc cầu cũ có hồ sơ thiết kế thì tải trọng thử phải xấp xỉ tải trọng thiết kế là tốt nhất (trừ trƣờng hợp cầu có các hƣ hỏng nghiêm trọng). Đối với các cầu cũ đã mất hồ sơ và có nhiều hƣ hỏng, phải qua tính toán sơ bộ và khảo sát tỉ mỉ để dự đoán tải trọng lớn nhất mà cầu chịu đƣợc, từ đó lựa chọn tải trọng thử cầu. Mặt khác lúc thử cầu cũng phải tăng tải dần dần và theo dõi. Phải thử cầu với các sơ đồ đặt tải với mức độ tăng dần. Ngoài ra còn phải tuỳ thuộc vào tình hình thực tế của các xe ô-tô trong vùng có thể thuê đƣợc làm xe thử tải. Thông thƣờng lúc thử tải các cầu lớn cần nhiều xe lớn luôn phải điều chỉnh sửa lại sơ đồ xếp xe cho phù hợp với mục đích tạo ra nội lực trong kết cấu tƣơng đƣơng với nội lực do các tải trọng thử đã dự kiến lúc đầu. Đối với các cầu đƣờng sắt, đoàn tàu thử tải còn phụ thuộc khả năng thông xe của cả đoạn tuyến mà trên đó có cầu đang cần đƣợc thử tải, cũng nhƣ phụ thuộc tình hình đầu máy toa xe thực có tại đó. Để thử tải tĩnh có thể dùng các cách đặt tải khác mà không dùng xe thử tải, ví dụ đặt các phao chứa đầy nƣớc. 43
Các xe thử tải thƣờng đƣợc chất tải bằng đá, cát, vật liệu nặng nhƣ ximăng, sắt thép. Sai số của tải trọng thử không đƣợc quá 5% so với qui định của đồ án thiết kế thử tải. Các xe phải cân trọng lƣợng của từng trục xe và đƣợc đo vẽ kích thƣớc thực tế để lấy số liệu tính nội lực. Trong một số trƣờng hợp đặc biệt (thử đến phá hoại, thử các bộ phận, thử với tải trọng nằm ngang ) có thể dùng kích tời và các thiết bị khác gây ra tác động cần thiết. Nhƣng phải có biện pháp đo đƣợc lực tác dụng chính xác (dùng đồng hồ đo lực chẳng hạn ). Cần dự kiến khoảng thời gian bắt đầu và kết thúc đo của từng ngày,dự phòng cách xử lý các tình huống bất ngờ: Mƣa bão, tai nạn, khiến cho xe thử tải đến không đến đủ hoặc sai giờ hẹn. Nếu cầu đƣợc dự kiến cho tải trọng thiết kế là đoàn xe ôtô H30, có thể dùng các ôtô nhãn hiệu Kpaz- 256 (24 tấn) hoặc nhãn hiệu Kamaz. Nếu cần có tải trọng thiết kế H18 hoặc H13 thì việc tìm chọn xe ôtô thử tải dễ dàng hơn. 2.1.3.2. Cách xếp thử tải tĩnh Tuỳ theo mục đích của việc xếp xe tại lực cắt lớn nhất hay mômen lớn nhất hoặc mục đích nào khác mà bố trí xe thử tải cho phù hợp. Nói chung đối với cầu ôtô, ứng với mỗi sơ đồ xếp xe theo hƣớng dọc cầu đều phải xét ít nhất 2 trƣờng hợp xếp xe ngang cầu là các trƣờng hợp xếp mọi xe lệch về thƣợng lƣu hoặc về hạ lƣu. Hình 2.1 Xếp xe thử tải cầu DakRông Hình 2.2 Xếp xe thử tải trên cầu hẹp Các xe có thể quay đầu cùng về một hƣớng để tiện việc ra vào cầu nhƣng cũng có thể quay đuôi vào nhau nhằm tạo ra nội lực mômen hay lực cắt lớn nhất ở mặt cắt nào đó cần xét. Để chọn sơ đồ xếp xe dọc cầu cần xét đƣờng ảnh hƣởng phản lực gối. Khi điều xe trên cầu phải cử ngƣời chuyên trách và đánh dấu bằng sơn từ trƣớc lên cầu ứng với từng sơ đồ xe. Nếu cầu dài, cần nhiều xe phải qui định đánh số thứ tự cho từng xe để dễ điều khiển xe ra vào cầu. Với mỗi cấp tải trọng (mỗi sơ đồ xếp xe) phải đo 3 lần vậy phải có kế hoạch điều xe ra vào sao cho nhanh chóng, thuận lợi và an toàn. Ngoài ra thƣờng có 1 lần xếp thử đầu tiên để chỉnh lại các máy đo. Nhƣ vậy cần dự trù đo lặp 4 lần. 44
Khi thử tải các cầu cũ việc xếp tải phải theo nguyên tắc tăng dần bằng 50% 75%100% tải trọng thử cầu để đảm bảo an toàn với mỗi cấp tải cần tiến hành đo đạc để sơ bộ đánh giá năng lực chịu tải thực tế của cầu trƣớc khi xếp cấp tải lớn hơn. Hình 2.3 Xếp 1 xe thử tải trên cầu yếu Hình 2.4 Xếp 2 xe thử tải lệch sang một bên trên cầu Đò-quan (Nam định) Hình 2.5 Sơ đồ xếp tải để thử tải phần cầu khung chính của cầu Phả Lại 45
Hình 2.6. Sơ đồ xếp xe thử tải phần dầm hộp liên tục 3 30 cầu Phả Lại 46
s¬ ®å t¶i 4 : ®o lón mè a1 a1 p1 s¬ ®å t¶i 4' : ®o chuyÓn vÞ ngang ®Ønh mè, trô V s¬ ®å xÕp t¶i lÖch th•îng s¬ ®å xÕp t¶i lÖch h¹ s¬ ®å xÕp t¶i ®óng t©m Hình 2.7. Sơ đồ xếp xe thử tải đo lún mố A1, đo chuyển vị ngang đỉnh mố, trụ cầu Phả Lại 2.1.3.3. Bố trí xe để thử tải động Theo trình tự cần thử tải tĩnh với nhiều xe tải trƣớc, sau đó giải phóng các xe đó đi chỉ giữ lại 2 xe để thử tải động. Nếu thấy cầu yếu quá trong lúc thử tải tĩnh thì không thử tải động nữa. Trên cầu ôtô, dù nhiều làn xe, đƣợc phép chỉ cần sử dụng một làn xe chính giữa cầu để thử tải động. Tốc độ xe thử động thƣờng bắt đầu từ 5 km/h và tăng dần từng cấp tuỳ theo đồ án thiết kế qui định. Nói chung hệ số xung kích sẽ lớn nhất ứng với tốc độ xe từ 25 - 35 km/h do đó cần cho xe thử ở tốc độ đó. Để thử đo xung kích có thể đặt 1 tấm ván dày 5 cm trên mặt cầu tại đúng mặt cắt có đặt máy đo (ví dụ giữa nhịp), khi xe ô-tô chạy nhanh qua sẽ gây ra xung kích lớn. Cần thiết cho xe thử chạy nhanh và hãm phanh đột ngột để tạo ra chuyển vị dọc lớn của đỉnh mố trụ gối trên nhịp đang xét. Thông tin liên lạc giữa ngƣời chỉ huy đo đạc và lái xe cần thống nhất hiệu lệnh và nên có máy điện thoại vô tuyến. Cần đặc biệt chú ý khi thử tải động, mặt cầu phải hoàn toàn trống vắng. Ở nƣớc ngoài có những máy chấn động đặt trên xe chuyên dụng để gây ra chấn động lúc thử nghiệm công trình. Tại Viện KHCN GTVT có một xe nhƣ vậy do nƣớc Nga chế tạo. 2.1.4. THỬ TẢI TĨNH Nội dung thử tải tĩnh đã đựợc nêu trong mục 2.1.2. Ở đây chỉ nêu thêm các chi tiết. Thời điểm đọc số liệu là khi các kim đồng hồ của các thiết bị đo đã ổn định và không ít hơn 5 phút kể từ lúc xếp tải lên cầu xong. Cần có hiệu lệnh chung khi bắt đầu đọc máy. Nếu thấy máy đo nào trục trặc thì phải có biện pháp xử lý kịp thời. Vừa đo vừa theo dõi chung các hƣ hỏng để phát hiện 47
kịp thời ngững tiến triển bất lợi ảnh hƣởng đến kết quả đo và an toàn công trình. Nếu phát hiện thêm các hƣ hỏng mới sinh ra cần đối chiếu các kết quả đo trƣớc đó để phân tích và nhận xét. 2.1.4.1. Đo độ võng Máy đo độ võng nên đặt ở các mặt cắt có độ võng lớn nhất và các mặt cắt đặc biệt về cấu tạo (ví dụ mối nối) hoặc hƣ hỏng. Số lƣợng điểm đo xét theo dọc cầu là tuỳ độ dài nhịp. Để thuận tiện bố trí đà giáo nên đặt các điểm đo võng gần các điểm đo ứng suất. Nếu cầu có gối cao su hoặc dự đoán mố trụ có thể lún cần đặt điểm đo võng cả ở mặt cắt trên gối hoặc lân cận đó. Độ võng của tất cả các dầm chủ và dàn chủ phải đƣợc đo đồng thời trong một mặt cắt ngang cầu. Điểm cố định làm gốc để đo độ võng thƣờng là mặt đất đáy sông. Vì vậy ở nơi đất cạn có thể đóng cọc tre, ở nơi nƣớc sâu có thể buộc dây thả vật nặng xấp xỉ 10kg xuống đáy sông. Trƣờng hợp sông lớn, nƣớc chảy mạnh, có thông thuyền mà không thể thả dây đƣợc thì đo bằng máy cao đạc có độ chính xác cao (ví dụ Ni-004) hoặc máy đo dùng ống chứa chất lỏng đặc biệt. Các số đọc trong mỗi lần xếp tải phải bao gồm: - Số đọc máy khi xe chƣa vào cầu. - Số đọc máy khi xe vào và đã đứng yên. - Số đọc máy khi xe ra hết khỏi cầu. Để phân tích biến dạng dƣ cần so sánh kết quả đo của lần xếp tải đầu tiên và lần xếp tải cuối cùng. Số liệu đo phải đƣợc ghi theo mẫu thống nhất để tiện phân tích. Đo xong phải ghi chú những gì bất thƣờng. 2.1.5. THỬ TẢI ĐỘNG Nội dung thử tải động đã đƣợc nói ở mục 2.1.2, cách bố trí hoạt tải đƣợc nói ở mục 2.1.3. Vị trí đặt máy đo thử tải động đƣợc chọn tuỳ theo mục đích. Thông thƣờng các máy ghi biểu đồ độ võng đặt ở mặt cắt giữa nhịp, tại đáy các dàn chủ hoặc dầm chủ ngay bên dƣới vệt xe thử tải động chạy (thƣờng là dầm giữa). Thông tin liên lạc lúc thử tải động rất quan trọng vì máy đo động phải cho chạy trƣớc khi xe thử tải chạy vào đầu cầu hoặc đầu nhịp đƣợc đo đạc. Hiện nay nhiều Phòng thí nghiệm đã trang bị các máy điện tử đo dao động bao gồm nhiều loại đầu đo gia tốc khác nhau và bộ chuyển đổi số để đƣa số liệu lƣu trữ vào máy tích xách tay, sau đó xử lý số liệu bằng các chƣơng trình máy tính chuyên dụng. Đối với cầu nhiều nhịp, không thể đo hết mọi nhịp do đó nên chọn nhịp cầu nào đó có hƣ hỏng nặng nhất, trong đó đặc điểm cấu tạo đại diện cho các nhịp mà tiến hành đo đạc. Các điểm đó nên đặt ở các bộ phận chịu lực chính, nơi có thể xuất hiện các ứng suất lớn nhất (kéo hoặc nén) và nơi có hƣ hỏng, khuyết tật. Chú ý ảnh hƣởng của ứng suất cục bộ, xoắn, ứng suất tập trung. Ở nơi có nghi ngờ cần tăng số lƣợng điểm đo. 48
Để đo ứng suất cốt thép, nhất thiết phải đục bỏ chút ít lớp bêtông bảo hộ để gắn máy đo trực tiếp lên cốt thép. Không đƣợc suy diễn từ ứng biến của bê tông vùng kéo ra ứng suất kéo của cốt thép trong nó. Trong những trƣờng hợp đặc biệt, có thể kích dầm lên để đo đo phản lực gối do tĩnh tải rồi từ đó tính ra nội lực ở các cấu kiện hoặc mặt cắt cần xét. Khi thử tải cầu BTCT luôn luôn phải quan sát vết nứt. Phải vẽ bản vẽ mô tả các vết nứt và ghi chú sự tiến triển của chúng trong lúc thử tải và ghi chú sự tiến triển của chúng trong lúc thử tải. Điểm đo ứng biến bêtông phải đặt xa vết nứt. 2.2. PHƢƠNG PHÁP DÙNG TEN-XƠ-MET ĐỂ ĐO ỨNG SUẤT Có một số phƣơng pháp để đo ứng suất nhƣ phƣơng pháp quang học phân cực vv tuy nhiên phổ biến nhất đối với hiện trƣờng là phƣơng pháp ten-xơ-met. Ngƣời ta dùng một thiết bị đo chính xác (tên là ten-xơ-met) để đo biến dạng cục bộ của một đoạn ngắn kết cấu. Đoạn ngắn đó có chiều dài đo chính xác là S (gọi là cơ sở của ten-xơ-met). Trị số biến S dạng đo đƣợc là S. tỷ số = chính là độ biến dạng tƣơng đối. Dùng định luật Hook để tính ra S hệ số trung bình:  E * . Nhƣ vậy cần phải biết trƣớc trị số mô đuyn đàn hồi E của vật liệu. đối với vật liệu thép than thƣờng có E=2100000 KG/cm 2 . nhƣng đối với vật liệu bê tông việc xác định chính xác môđul đàn hồi E là rất khó thực hiện. Công thức trên là trƣờng hợp trạng thái ứng suất đuờng thẳng, thƣờng gặp khi đo ứng suất các thanh dàn chịu lực dọc trục kéo hay nén. Đối với trạng thái ứng suất suất phẳng thì tại mỗi điểm đo cần phải đo biến dạng theo hai hoặc ba hƣớng. Nếu đã biết trƣớc các hƣớng của các ứng suất chính  1 và  2 thì chỉ cần đặt hai ten-xơ-met với các cơ sở dọc theo hƣớng của và . Sau khi đo đƣợc các biến dạng 1 và  2 thì tính các ứng suất chính theo công thức: E   . 1 1  2 1 2 (2-1) E   . 2 1  2 2 1 trong đó:  - hệ số Poatson. Nếu chƣa biết trƣớc các ứng suất chính thì cần phải đo đuợc trị số biến dạng theo 3 hƣớng. Thƣờng chọn 1 hƣớng bất kỳ rồi hai hƣớng còn lại thì đƣợc bố trí tạo thành các cặp góc 45 0 và 90 0 hoặc 60 0 49
0 và 120 so với hƣớng thứ nhất. Các biến dạng tƣơng đối đƣợc ký hiệu là  0 , 45, 90 hoặc là  0 , 60,120 . Sau khi đo đƣợc các biến dạng đó, dùng các công thức sau để tính các ứng suất chính. - Đối với trƣờng hợp thứ nhất:  0  90 1 2 2 1,2  0  45  90  45 (2-2) 2 2 - Đối với trƣờng hợp thứ hai: 2 2 1  0  60 120 1 1,2 .  0  60 120  0 .  60 120 (2-3) 3 3 2 góc nghiêng giữa hƣớng của ứng suất chính  1 với hƣớng chọn tuỳ ý thứ nhất để đo biến dạng đƣợc tính theo công thức: 2   tg 2 45 0 90 (2-4)  0  90 1 .  0 120 3 tg 2 (2-5) 1  .    0 3 0 60 120 Chiều dƣơng của góc là theo chiều quay kim đồng hồ. Hình 2-8. Sơ đồ hoạt động của ten-xơ-met hai đòn bẩy. 1. Khung; 2. Đoạn nối; 3. Đòn bẩy làm nhiệm vụ kim chỉ vạch;4. Đòn bẩy có mũi tỳ di động được. 50
Hình 2-9. Ten-xơ-met hai đòn bẩy. 2.2.1. CÁC LOẠI TEN-XƠ -MÉT CƠ HỌC 2.2.1.1. Ten-xơ-mét hai đòn bẩy (Ten-xơ-mét đòn) Đây là loại ten-xơ-mét thông dụng nhất ở nƣớc ta hiện nay. Sơ đồ hoạt động đƣợc vẽ trên hình 2.1. Khung cứng một có mũi tỳ nhọn cố định, đằu bên trái có vết cắt lõm hình tam giác để tỳ lọt một mũi tỳ hình thoi có chiều cao là a. Mũi tỳ đó gắn chặt với đòn bẩy 4. Phần trên của đòn bẩy 4 có chiều dài tay đòn là a đƣợc liên kết qua đoạn nối 2 với đòn bẩy 3. Đòn bẩy 3 chính là kim chỉ vạch chia độ quay đƣợc quanh chốt gắn vào khung cứng 1. Khoảng cách giữa mũi tỳ cố định và mũi tỳ di động đƣợc gọi là cơ sở của ten-xơ-mét. Khi lắp đặt ten-xơ-mét có các bộ phận phụ để gá chặt sao cho các mũi tỳ cố định và mũi tỳ di động đƣợc tỳ chặt vào bề mặt cấu kiện cần đo ứng biến.Khi bề mặt đã bị dãn ra hay co vào thì mũi tỳ di động sẽ dịch chuyển theo một đoạn là S . Qua các đòn bẩy, kết quả sẽ làm cho kim chỉ vạch lệch n đi n vạch trên bảng chia độ theo milimét. Tỷ số = m đƣợc gọi là hệ số khuếch đại của ten-xơ- S mét. Trị số m vào khoảng 800 - 2000 tuỳ loại ten-xơ-mét. Thang chia độ chia độ thƣờng có 50 vạch 50 chia milimét. Nhƣ vậy trị số cực đại của mà có thể đọc đƣợc vào khoảng milimét. m Các ten-xơ-mét đƣợc chế tạo sẵn tƣơng ứng với cơ sở S = 20 100mm. Có thể lắp các bộ phận phụ để nối dài cơ sở đến 300mm. Độ chính xác của phép đo bằng ten-xơ-mét phụ thuộc vào mức độ chính xác chế tạo, chiều dài cơ sở S và việc lắp đặt chính xác nó lên bề mặt kết cấu. Nói chung lực ép gá ten-xơ-mét vào bề mặt kết cấu nên là 2  3kg. Nếu ép quá mạnh sẽ làm hỏng các mũi tỳ và kim khó quay khiến phép đo không chính xác. 51
Hình 2.10 Lắp Ten-xơ-mét đòn để đo Hình 2.11 Lắp Ten-xơ-mét đòn để đo thanh thanh chéo trong dàn cầu thép mạ thƣợng trong dàn cầu thép 2.2.1.2. Ten-xơ-mét dùng đồng hồ chuyển vị. Loại ten-xơ-mét này hoạt động nhƣ sau: Khi cấu kiện biến dạng thì đòn bẩy gắn với mũi tỳ bị quay đi và làm cho thanh trục của đồng hồ chuyển vị dịch chuyển, kim đồng hồ quay chỉ vạch đo. Độ chính xác của ten-xơ-mét này phụ thuộc vào độ chính xác của đồng hồ chuyển vị (thƣờng là 0,01mm)và có thể đƣợc tăng lên bằng cách thay đổi tỷ số truyền của đòn bẩy. Ở Việt Nam hiện có dùng loại ten-xơ-mét nhƣ trên do Đức chế tạo, ghép hai cái đối xứng nhau để đồng thời đo ứng suất cả hai bề mặt của cấu kiện và dễ lắp đặt. Khi đo ứng suất trong dây cáp cầu treo ngƣời ta dùng ten-xơ-mét có đồng hồ chuyển vị. Nó có hai đai kẹp chặt vào sợi cáp. Một đai gắn với vỏ đồng hồ chuyển vị. Đai còn lại gắn với thanh nối dài. Cơ sở của loại ten-xơ-mét này không nên quá lớn để tránh ảnh hƣởng sự xoắn dây cáp làm sai kết quả đo. Thƣờng lấy chiều dài cơ sở là 200mm. (Cự ly giữa các tâm đai kẹp). Giả sử độ chính xác của đồng hồ là 0,01mm thì mỗi độ chia của đồng hồ sẽ tƣơng ứng với ứng suất trong dây cáp cầu treo là: 0,001  . 1800000 = 90kg/ cm2 20 Ecaukien 2 Ecaukien 2 2  = .  day = 41 (W 2 - W 1 ) (2-6) Eday Eday Trên hình vẽ 2-12 là sơ đồ cấu tạo của loại ten-xơ-mét dây thông dụng, dùng để đo ứng suất trong câú kiện bằng gỗ. Các dây đƣợc căng giữa các chân đó. Đƣờng kính dây 0,25-0,30mm, độ căng của dây đƣợc điều chỉnh bằng vít 4. Trên khung của ten-xơ-mét có lắp nam châm điện 2 nối qua các chấu 1 với một dây dẫn điện nguồn. Ten-xơ-mét cần phải đƣợc nối với một dụng cụ đo đặc biệt, chẳng hạn một dụng cụ đo có dây căng chuẩn đo. Nếu trong nam châm điện xuất hiện một xung điện thì dây căng sẽ dao động. Dao động của dây căng gây ra dòng cảm ứng ở cuộn dây của nam châm điện,dòng này qua bộ khuyếch đại rồi đến một loa tạo ra một âm thanh nghe đƣợc. Khi đó dây căng chuẩn đo phải đƣợc điều chỉnh sao cho cả 2 dây căng đều tạo ra âm thanh hoà âm. Dây căng chuẩn đo đƣợc căng bằng vít micromet có gắn thang đo để đọc đƣợc tần số dao động của dây căng chuẩn đo. 52
Nói chung kiểu tenxơ-mét này có cấu tạo chƣa hoàn hảo nên độ chính xác không cao. Để đo ứng suất trong kim loại phải dùng loại ten-xơ-mét phức tạp hơn có khung cứng và mũi tì di động. Nhƣng việc lắp đặt lâu hơn so với lắp đặt các ten-xơ-mét cơ vì vậy rất ít khi dùng ten-xơ-mét dây để đo kết cấu 2.2.2. TEN-XƠ-MÉT DÂY Còn gọi là ten-xơ-mét âm thanh, bộ phận chính là một dây căng nhỏ. Hoạt động của ten-xơ mét dựa trên nguyên tắc là tần số dao động riêng W của dây căng phụ thuộc vào ứng suất trong dây  theo công thức: l  W = (2 - 7) 2l Trong đó: W:- Tần số dao động riêng của dây căng (Hz) l: - Chiều dài dây căng (mm) : -ứng suất trong dây căng (kg/ mm2) : -Hằng số, tuỳ thuộc vật liệu dây căng, nếu là dây thép thì = 0,8.10 5 KG/mm3 Từ công thức trên suy ra nếu hai đầu dây căng đƣợc liên kết chặt vào 2 điểm trên cấu kiện thì trƣớc lúc cấu kiện biến dạng, ten-xơ-mét có các đặc trƣng sau: Chiều dài dây 1, ứng suất dây , tần số dao động riêng của dâyW 1 . Còn sau lúc cấu kiện biến dạng sẽ có các đặc trƣng tƣơng ứng là 1+1, 2 và W 2 . Nếu bỏ qua trị số quá nhỏ của 1 thì sẽ đƣợc gia số ứng suất là: 2 2 2  = 41 (W 2 - W 1 ) (2-8) Bởi vì biến dạng tƣơng đối của dây và của cấu kiện là giống nhau khi cấu kiện chịu kéo hoặc chịu nén và chỉ khác nhau chút ít khi cấu kiện chịu uốn nên có thể viết:   day caukien (2-9) Eday Ecaukien Ecaukien Suy ra:  caukien . day (2-10) Eday 53
Hình 2-12. Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của tenxơmet dây 1.Dây căng; 2 Nam châm điện l l Hình 2-13. Mặt bằng cấu tạo của tenxơmet dây 1.Đỉa gắn ở đáy ống bọc gồm 2 đoạn lồng nhau; 2.ống bọc dây căng; 3.Nam châm điện. Do rẻ tiền và khá đơn giản nên ten-xơ-mét dây nên dùng để đo ứng suất trong lòng bê tông đặc biệt là khi cần theo dõi suốt thời gian dài. Muốn vậy ngay từ lúc đầu xây dựng cần phải lắp đặt ten-xơ- mét dây trong lòng khối bê tông, dây căng của ten-xơ-mét đƣợc đặt trong ống nhựa đặc biệt không cản trở dao động của dây và cách ly không tiếp xúc với bê tông. Dây dẫn điện từ nam châm đƣợc thò ra khỏi bề mặt khối bê tông và đƣợc bảo vệ để tránh rỉ. 2.2.3. TEN-XƠ-MÉT ĐIỆN Hình 2-14. Sơ đồ các bộ cảm biến điện trở. a) Kiểu có các đoạn cong; b) Kiểu không có đoạn cong; 1.Phần dây có điện trở; 2.lá mỏng đặc biệt làm nền cách điện;3.Đầu dây dẫn điện; 4.Các vẩy đồng có điện trở thấp. Các ten-xơ-mét điện đều gồm có hai phần là bộ cảm biến (Đatric) tức là bộ phận tiếp nhận biến dạng của cấu kiện và phần máy do các đại lƣợng điện. Sơ đồ của Đattric điện sẽ đƣợc vẽ trên hình 2-14 54
Đó là một điện trở dây đặc biệt đƣợc dán giữa 2 lớp giấy mỏng. Chiều dài cơ sở của đattric đƣợc trọn tuỳ theo mục đích và điều kiện đo trong khoảng từ 3  150mm, khi đó tƣơng ứng với đIện trở từ 30 50 đến 2000. Thƣờng dùng nhất là loại đattric có cơ sở dài 530mm ứng với điện trở 50400. Trọng lƣợng của đattric rất nhẹ và đƣợc đo bằng phần 10 gram. Đầu các đoạn dây hình zic - zắc của đattric đƣợc làm to hơn để tránh độ nhậy cảm của đattric đối với các biến dạng ngang. Tuỳ theo đặc điểm của trạng thái ứng suất ở cấu kiện mà ở 1 vị trí cần phải dán 1 hay vài đattric. ở trạng thái ứng suất 1 trục chỉ cần dán 1 đattric, ở trạng thái ứng suất hai trục thì dán nhiều hơn. Việc đo sự thay đổi điện trở của đattric đƣợc thực hiện theo sơ đồ cầu đo dòng điện 1 chiều hay dòng điện xoay chiều. Trên cấu kiện dán đattric chủ động R Ta . Trên một cấu kiện nhỏ khác có cùng loại vật liệu và đƣợc để cùng trong một điều kiện nhiệt độ nhƣng không có lực tác dụng, đƣợc dán 1 đattric bù R k . Nhiệm vụ của nó là làm cân bằng đo khi có sự thay đổi nhiệt độ (hình 2-15) * Đattric điện trở có các ƣu điểm sau: - Kích thứơc và trọng lƣợng nhỏ có thể đặt ở vị trí khó leo trèo đến. - Có thể đo biến dạng mà không có các sai số quán tính trong phạm vi tần số rộng từ 0 30 Hz. - Độ chính xác cao, có thể đo nhanh và tập chung số liệu đo từ nhiều đattric đƣợc nối lần lƣợt nhờ hộp đầu nối và bộ chuyển mạch về một cần đo. * Khuyết điểm của nó là: - Thƣờng chỉ dùng đƣợc 1 lần. - Dây điện trở và keo dán có thể bị ở trạng thái ứng suất chảy, lúc đó phép đo có sai số lớn Vì thế các đattric này chỉ để dùng đo trong khoảng thời gian ngắn 1 vài ngày. Các vật liệu bán dẫn cũng đã đƣợc dùng để làm đattric điện trở. Ví dụ: sơ đồ hình 2-16a. Đó là một khối vật liệu dẻo trên cơ sở graphic, gocmani, silic. Các mẫu vật liệu có hình dạng khác nhau (bản dây, màng ) có tính chất là thay đổi nhiều về điện trở khi biến dạng. Độ nhạy cảm của chúng cao hơn 10 lần so với đattric điện trở dây. Ngƣời ta cũng chế tạo ra các bộ cảm biến điện cảm hoặc bộ cảm biến điện dung. Trên hình 2-16b nêu nguyên lý cấu tạo bộ cảm biến điện cảm. Khi bề mặt kết cấu co giãn, trị số 8 thay đổi lõi từ di động trong lòng cuộn cảm gây ra dòng điện nhỏ. Dòng này đƣợc dẫn vào cầu đo nhƣ hình 2-15 và đƣợc khuyếc đại lên rồi hiện ra vạch chỉ thị ở bộ điều chỉnh cân bằng trên máy. Theo số vạch chia biến đổi có thể suy ra biến dạng tƣơng đối S/S của bề mặt kết cấu. 55
Hình 2 - 15. Sơ đồ nguyên tắc của bộ cầu tenxơmet điện R Ta - Tenxơmet đo chính. R Tk - Tenxơmet đo bù. R 1 ,R 2 - Các điện trở. Y- Bộ khuyếch đại điện trở. P- Bộ phận điều chỉnh cân bằng cho cầu đo và đọc số vạch. Hình 2 - 16a P P Hình 2 - 16b. Sơ đồ nguyên tắc của bộ cảm biến điện cảm. 1. Vít điều chỉnh; 2. Cột; 3. Vỏ khung; 4. Cuộn dây cảm ứng; 5. Lõi từ; 6. Mũi tỳ cố định. 2.2.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐO ỨNG SUẤT TRONG CÁC BỘ PHẬN KẾT CẤU CẦU Trên kết cấu nhịp ngƣời ta thƣờng chọn các kết cấu và mặt cắt nào chịu tải nặng nhất để đo, cũng xét cả nhữnh nơi có khuyết tật. Một vấn đề quan trọng là cơ sở của máy đo. Cơ sở của các ten-xơ-met kiểu cơ đạt ở ngoài vùng ứng suất tập trung đƣợc lấy phù hợp với độ chính xác cần thiết và trị số đo lớn nhất dự kiến có thể 56
xảy ra. Nên chọn sao cho với ứng suất lớn nhất thì kim quay gần hết thang đo. Chẳng hạn nếu ứng suất cấu kiện thép thấp hơn 800kg/cm 2 thì thƣờng lấy cơ sở bằng hay lớn hơn 100mm. Các ten-xơ- met điện có độ nhạy lớn hơn, để đo ứng suất ngoài vùng tập trung ứng suất có thể dùng cơ sở 10mm-30mm. Trong vùng tập trung ứng suất cần phải đo với cơ sở nhỏ (ví dụ bằng 1-5mm đối với cấu kiện bầng thép). Mức độ phân bố úng suất càng không đều thì cơ sở của ten-xơ-met càng cần phải nhỏ. Cần phải chú ý đến việc lắp đặt ten-xơ-mét. Chẳng hạn, khi đo ứng suất thớ nên đặt ten-xơ-mét ở ngoài vùng có thể có sự tập trung ứng suất. Đó là những vùng gần các lỗ đinh, lỗ khoét, gần nơi có sự thay đổi đột ngột của mặt cắt, vùng đầu mối hàn,những chỗ cong vênh cục bộ vv trong cầu thép. Đối với cầu BTCT thƣờng có sự tập trung ứng suất ở chỗ thay đổi mặt cắt,chỗ tiếp xúc với sƣờn cứng chỗ đặt mấu neo. v.v Mặt cắt đƣợc chọn để đặt ten-xơ-mét nên là mặt cắt phù hợp nhất với sơ đồ tính toán nghĩa là không có những phần mà khó xác định mức độ tham gia của chúng với sự chịu lực nhƣ bản giằng, bản đệm v.v Cách đặt máy đo trên mặt cắt đƣợc chọn tuỳ theo đặc điểm trạng thái ứng suất và hình dạng mặt cắt. Số lƣợng tối thiểu cần thiết các ten-xơ-mét cần đặt trên mặt cắt là tuỳ theo đặc điểm làm việc của mặt cắt (số ten-xơ-mét phải bằng số các yếu tố lực). Chẳng hạn khi xác định lực dọc N, các mô men uốn   và  y , mô men xoắn Mz thì số lƣợng tối thiểu các điểm đo trong mặt cắt liền khối phải bằng 4. Đối với các mặt cắt tổ hợp, nơi mà các bộ phận riêng lẻ có thể bị dịch trƣợt tƣơng hỗ so với nhau thì số lƣợng điểm đo phải tăng lên. Hình 2-17. Sơ đồ đặt số lƣợng tối thiểu các ten-xơ-met trong mặt cắt ngang cấu kiện thép. 1,2. Khi có tác động lực dọc trục n. 3,4. Khi có lực N, M x , M y . 5,6,7. Khi có lực N, M , M , M xoan Trên hình 2-17 là sơ đồ bố trí số lƣợng tối thiểu các ten-xơ-mét trong các dạng mặt cắt khác nhau của cấu kiện thép. Đối với mặt cắt BTCT vì tình hình ứng suất phức tạp hơn nên cũng phải đặt nhiều ten- xơ-mét hơn so với cầu thép. Đối với những chỗ có sự tập trung ứng suất, ngoài việc đo để biết trị số ứng suất lớn nhất  max trong đó, còn cần phải xác định mức độ phân bố không đều của ứng suất thông qua hệ số tập trung ứng suất: 57