Mô hình hóa hư hỏng dính bám trong kết cấu mặt cầu thép sử dụng lớp phủ bê tông nhựa

Tác giả: TS. TRẦN ANH TUẤN
              TS. NGUYỄN ĐÌNH HẢI
              Trường Đại học Giao thông vận tải
              KS. TRƯƠNG QUỐC TIẾN
              Công ty TNHH Xây dựng và Dịch vụ thương mại Phú Thành An

Mô hình kết cấu chịu uốn 5 điểm dùng trong mô phỏng

Trong kết cấu mặt cầu thép đa lớp, lớp phủ bê tông asphalt được dùng để bảo vệ bản thép chống lại sự ăn mòn và tạo ra bề mặt êm thuận cho xe chạy. Tuy nhiên, với sự gia tăng của tải trọng cũng như lưu lượng xe, ngày nay, lớp phủ bê tông nhựa trên bản mặt cầu thép trực hướng có xu hướng bị phá hoại kiểu nứt vỡ, bong tróc. Để hạn chế hiện tượng này, việc tăng cường dính bám giữa lớp bê tông nhựa và lớp thép là việc làm hết sức cần thiết. Chính vì vậy, mục tiêu chính của nghiên cứu này là phân tích ảnh hưởng của sự hư hỏng dính bám đến ứng xử cục bộ của hệ thống mặt cầu thép có lớp phủ bằng bê tông nhựa thông qua mô hình dầm chịu uốn năm điểm, từ đó có được những định hướng thiết kế hoặc sửa chữa đối với loại kết cấu này.

Liên quan đến các vấn đề về hư hỏng kết cấu mặt cầu, chúng ta có thể liệt kê sau đây một vài công trình đã công bố trên thế giới như nghiên cứu của Jia và các cộng sự [1], của Wolchuk [2,3], của Liu và các cộng sự [4,5]. Những năm gần đây, ở nước ta đã xuất hiện nhiều hiện tượng hư hỏng kết cấu mặt cầu như ở cầu Thăng Long, cầu Thuận Phước, do đó đòi hỏi có những nghiên cứu chuyên sâu để dự báo và cải thiện thực trạng này là một tất yếu. Một trong số đó có thể kể đến nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Long và các cộng sự [6], của Nguyễn Quang Tuấn và các cộng sự [7], của Trần Anh Tuấn và cộng sự [8]. Trên cơ sở những nhận định nêu trên, bài báo hướng đến mục tiêu phân tích ảnh hưởng của mức độ dính bám (tỷ lệ dính bám) giữa lớp phủ bê tông nhựa và bản mặt thép đến ứng xử cục bộ của kết cấu mặt cầu thép trực hướng.

Trên cơ sở mô hình nghiên cứu đã công bố của Pouget và cộng sự [9], trong bài báo này, nhóm nghiên cứu đề xuất sử dụng mô hình dầm đa lớp chịu uốn năm điểm để đại diện cho kết cấu mặt cầu bản thép - lớp phủ bê tông nhựa trong đó liên kết giữa hai lớp này là lớp dính bám bằng keo epoxy. Sự làm việc của mô hình dầm chịu uốn năm điểm đủ để đặc trưng cho ứng xử cục bộ của mặt cầu dưới tác dụng của tải trọng bánh xe. Thông qua việc phân tích kết quả mô phỏng bằng phương pháp phần tử hữu hạn, chúng ta sẽ dự đoán được ảnh hưởng của mức độ hư hỏng dính bám đến sự làm việc của kết cấu mặt cầu. Bài báo này được kết cấu theo các nội dung chính như sau: Phần 2 dùng để thống kê các thông tin của việc thiết lập bài toán, phần 3 dùng để phân tích và nhận xét các kết quả thu được từ việc tính toán mô phỏng, cuối cùng là một số kết luận và kiến nghị.

Mời độc giả xem nội dung đầy đủ bài khoa học tại đây