Luận án: Độ tin cậy chịu uốn của dầm bê tông cốt thép được tăng cường bằng tấm polymer cốt sợi carbon (CFRP)

i<br /> <br /> LỜI CAM ĐOAN<br /> Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,<br /> kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ<br /> công trình nào khác.<br /> Tác giả<br /> <br /> Ngô Thanh Thủy<br /> <br /> ii<br /> <br /> LỜI CẢM ƠN<br /> Sau thời gian học tập, nghiên cứu, với sự giúp đỡ của các thầy, cô<br /> Trường Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội, tôi đã hoàn thành luận án Tiến<br /> sĩ Kỹ thuật “Độ tin cậy chịu uốn của dầm bê tông cốt thép được tăng cường<br /> bằng tấm polymer cốt sợi carbon (CFRP)”;<br /> Với tình cảm chân thành, tác giả xin bày tỏ lòng cám ơn đến Ban Giám<br /> Hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, Khoa Công Trình - Bộ môn Cầu hầm Trường đại học Giao thông vận tải Hà Nội, Phòng Thí Nghiệm Kết cấu công<br /> trình- Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh, toàn thể quý thầy cô và các cán<br /> bộ quản lý đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập<br /> và hoàn thành luận án này;<br /> Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Đức<br /> Nhiệm, PGS.TS Nguyễn Ngọc Long đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi nghiên<br /> cứu đề tài, hiệu chỉnh và hoàn thiện luận văn.<br /> Hà Nội, ngày 14 tháng 03 năm 2015<br /> Tác giả<br /> <br /> Ngô Thanh Thủy<br /> <br /> iii<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> Lời cam đoan ..........................................................................................................i<br /> Lời cảm ơn .............................................................................................................ii<br /> Mục lục................................................................................................................. iii<br /> Danh mục hình ảnh .............................................................................................. vi<br /> Danh mục bảng biểu ............................................................................................. ix<br /> Các chữ viết tắt ..................................................................................................... xi<br /> Các ký hiệu .........................................................................................................xiii<br /> MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1<br /> CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU KẾT CẤU CÓ<br /> SỬ DỤNG FRP ...................................................................................................... 5<br /> 1.1.<br /> <br /> Sơ lược lịch sử ứng dụng FRP trong sửa chữa tăng cường kết cấu ................ 5<br /> <br /> 1.2.<br /> <br /> Các đặc tính cơ bản của FRP ........................................................................ 8<br /> <br /> 1.2.1. Các tính chất vật lý của vật liệu polymer cốt sợi FRP ................................. 8<br /> 1.2.2. Cường độ chịu kéo .................................................................................... 9<br /> 1.2.3.Các tính chất dài hạn ................................................................................... 9<br /> 1.2.4. Độ bền ..................................................................................................... 10<br /> 1.3.<br /> <br /> Các ứng dụng của FRP ............................................................................... 10<br /> <br /> 1.3.1. FRP sửa chữa – tăng cường kết cấu .......................................................... 10<br /> 1.3.2. FRP làm cốt cho bê tông .......................................................................... 12<br /> 1.3.3. FRP làm kết cấu chịu lực chính ................................................................ 14<br /> 1.4.<br /> <br /> Các Hướng dẫn hiện hành cho thiết kế kết cấu có sử dụng FRP .................. 15<br /> <br /> 1.4.1. Các hướng dẫn thiết kế mặt cắt BTCT tăng cường bằng tấm sợi FRP ...... 16<br /> 1.5.<br /> <br /> Độ tin cậy của kết cấu công trình ................................................................ 19<br /> <br /> 1.5.1. Khái niệm độ tin cậy<br /> 1.5.2. Cơ sở đánh giá độ tin cậy chịu uốn của dầm BTCT được tăng cường<br /> bằng tấm sợi carbon .......................................................................................... 20<br /> 1.5.3. Chỉ số độ tin cậy ..................................................................................... 24<br /> 1.5.4. Phương pháp phân tích đặc trưng thống kê .............................................. 28<br /> 1.6.<br /> <br /> Phân tích, đánh giá một số công trình nghiên cứu liên quan ........................ 31<br /> <br /> 1.8.<br /> <br /> Mục tiêu của đề tài...................................................................................... 38<br /> <br /> 1.9.<br /> <br /> Nội dung và phương pháp nghiên cứu......................................................... 39<br /> <br /> iv<br /> Kết luận chương 1 ................................................................................................. 43<br /> CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CHỈ SỐ ĐỘ TIN CẬY ઺ CỦA DẦM BTCT<br /> ĐƯỢC TĂNG CƯỜNG BẰNG CFRP TRÊN CƠ SỞ MÔ HÌNH SỨC<br /> KHÁNG THEO ACI 440.2R-08.......................................................................... 41<br /> 2.1.Các tính chất thống kê của đặc trưng hình học và vật liệu ................................ 41<br /> 2.2. Miền nghiên cứu của sức kháng uốn của dầm BTCT được tăng cường<br /> bằng CFRP ........................................................................................................... 44<br /> 2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sức kháng uốn của dầm BTCT được tăng cường<br /> bằng CFRP ............................................................................................................ 44<br /> 2.4. Mô hình tải trọng ............................................................................................ 47<br /> 2.5. Phân tích chỉ số độ tin cậy .............................................................................. 48<br /> 2.5.2. Xây dựng chương trình phân tích chỉ số độ tin cậy β của dầm BTCT<br /> <br /> 2.5.1. Xây dựng hàm trạng thái .......................................................................... 48<br /> được tăng cường bằng CFRP ............................................................................. 49<br /> 2.5.3. Kết quả phân tích và nhận xét................................................................... 59<br /> <br /> 2.6. Kết quả chương 2........................................................................................... 78<br /> CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM DẦM BTCT CHỊU UỐN<br /> ĐƯỢC TĂNG CƯỜNG BẰNG TẤM POLYMER CỐT SỢI CARBON ........ 80<br /> 3.1. Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm ................................................................... 80<br /> 3.2. Địa điểm thực nghiệm..................................................................................... 80<br /> 3.3. Các thí nghiệm vật liệu ................................................................................... 81<br /> 3.3.1. Thí nghiệm Bê tông .................................................................................. 81<br /> 3.3.2. Thí nghiệm cốt thép ................................................................................. 84<br /> 3.3.2. Thí nghiệm kéo tấm FRP.......................................................................... 85<br /> 3.4. Các đặc trưng hình học của mẫu dầm thí nghiệm ............................................ 86<br /> 3.5. Tiến hành thí nghiệm ...................................................................................... 88<br /> 3.5.1. Chuẩn bị bề mặt bê tông và tấm CFRP ..................................................... 88<br /> 3.5.2. Dán tấm CFRP ......................................................................................... 88<br /> 3.5.3. Bố trí thiết bị đo đạc ................................................................................. 89<br /> 3.5.4. Quy trình thí nghiệm ................................................................................ 89<br /> 3.5.5. Kết quả thí nghiệm ................................................................................... 90<br /> <br /> v<br /> 3.6. Nhận xét về kết quả nghiên cứu thực nghiệm dầm BTCT tăng cường bằng<br /> tấm sợi carbon ................................................................................................. 100<br /> CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM DẦM CẦU TRẦN HƯNG<br /> ĐẠO CHỊU UỐN ĐƯỢC TĂNG CƯỜNG BẰNG TẤM POLYMER CỐT<br /> SỢI CARBON ................................................................................................... 102<br /> 4.1. Mục tiêu của thực nghiệm cầu Trần Hưng Đạo ............................................. 102<br /> 4.2. Địa điểm thực nghiệm................................................................................... 102<br /> 4.3. Hiện trạng công trình trước sửa chữa nâng cấp ............................................ 103<br /> 4.4. Sửa chữa nâng cấp ........................................................................................ 104<br /> 4.5. Kiểm định sau khi sửa chữa nâng cấp .......................................................... 104<br /> 4.6. Xác định các thông số tính toán mặt cắt giữa nhịp ........................................ 105<br /> 4.6.1. Kích thước hình học của mặt cắt ............................................................ 105<br /> 4.6.2. FRP ........................................................................................................ 110<br /> 4.6.3. Vật liệu bê tông ...................................................................................... 111<br /> 4.6.4. Vật liệu thép ........................................................................................... 113<br /> 4.6.5. Hoạt tải .................................................................................................. 114<br /> 4.6.6. Tĩnh tải................................................................................................... 116<br /> 4.7. Tính toán và phân tích độ tin cậy chịu uốn cho mặt cắt giữa nhịp ................. 116<br /> 4.8. Kết luận về nghiên cứu ứng dụng đối với cầu Trần Hưng Đạo ...................... 118<br /> KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 120<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 125<br /> <br />