Phân tích ứng xử của kết cấu bản bê tông nhẹ cốt composite sợi thủy tinh (GFRP) dùng thay thế tà vẹt gỗ trên cầu dầm thép đường sắt

 Tác giả: PGS. TS. TRẦN THẾ TRUYỀN
               ThS. PHẠM VĂN HÙNG
               TS. TỪ SỸ QUÂN
               ThS. ĐOÀN BẢO QUỐC
               Trường Đại học Giao thông vận tải
               TS. HỒ XUÂN BA
               Phân hiệu tại TP. Hồ Chí Minh, Trường Đại học Giao thông vận tải

Mặt cắt điển hình của bản bê tông nhẹ LWC

Bê tông nhẹ (LWC) đã và đang được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới cho cầu đường bộ cũng như cầu đường sắt. Cầu Mặt trời (1992), cầu Lewis & Clark (1996) và cầu Greenland (1996) là một số ví dụ điển hình cho việc ứng dụng thành công bê tông nhẹ vào công tác xây dựng cầu. Ưu điểm của bê tông nhẹ đã được chứng minh bằng sự giảm về khối lượng của kết cấu cầu, do đó làm tăng khả năng chịu hoạt tải của kết cấu. Khối lượng của bê tông nhẹ có thể giảm tới 25% so với những kết cấu bê tông thông thường, đặc biệt giúp đẩy nhanh quá trình lắp ráp và chi phí vận chuyển bằng việc dùng những cấu kiện đúc sẵn.

Tại Việt Nam, bê tông nhẹ đã được ứng dụng trong một số kết cấu tòa nhà như Khách sạn Fortuna, Trung tâm Thể thao Long Biên, Nhà hàng Green Place và đều được đánh giá cao bởi chủ đầu tư cũng như người sử dụng. Ý tưởng ứng dụng bê tông nhẹ cho kết cấu cầu đã được phát triển những năm gần đây, phân tích kĩ thuật và về khía cạnh kinh tế của kết cấu bê tông nhẹ đã được tiến hành và so sánh với những kết cấu cầu bê tông thông thường [2]. Đối với các cầu dầm đường sắt, chi phí cho tà vẹt gỗ bây giờ khá cao do yếu tố bảo vệ môi trường, do đó việc thay thế tà vẹt gỗ bằng các tà vẹt làm từ bê tông nhẹ là điều cần thiết và cũng có thể là một giải pháp hiệu quả trong tương lai.

Nghiên cứu đề xuất ý tưởng sử dụng bản bê tông nhẹ cốt GFRP thay thế cho tà vẹt gỗ trên các cầu đường sắt (Hình 2.1). Thiết kế sơ bộ ban đầu đã được đưa ra cùng với những thiết kế hình học và kỹ thuật theo tiêu chuẩn Việt Nam. Tuy nhiên, nên thêm vào một số phân tích để có khả năng kiểm soát tốt hơn ứng xử của bản bê tông dưới tác động của tĩnh tải và hoạt tải. Các kết quả thu được từ các phân tích động và tĩnh, bao gồm tần số cơ bản của bản và các hình dạng mode, hệ số khuếch đại động, độ võng lớn nhất, phân bố ứng suất giữa các kết quả khác nhau đều được đề cập và thảo luận. Kết quả nghiên cứu góp phần đánh giá tính khả thi của dạng kết cấu mới này khi dùng thay thế cho tà vẹt gỗ trên cầu đường sắt.

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