I. Tổng quan về công nghệ cầu dầm hộp lắp ghép phân đoạn
Công nghệ cầu dầm hộp lắp ghép phân đoạn đã phát triển mạnh mẽ từ những năm 1930, với sự đóng góp của Eugene Freyssinet. Công nghệ này cho phép đẩy nhanh tiến độ thi công bằng cách đúc các đốt dầm song song với các hạng mục khác. Mối nối giữa các đốt dầm là yếu tố then chốt, đảm bảo khả năng chịu cắt và khả năng chịu xoắn của kết cấu. Các loại mối nối phổ biến bao gồm mối nối ướt bằng bê tông, vữa xi măng, keo epoxy và mối nối khô. Công nghệ này đặc biệt hiệu quả trong các khu vực đô thị, nơi mặt bằng thi công hạn chế.
1.1. Công nghệ xây dựng cầu dầm lắp ghép phân đoạn
Công nghệ này bao gồm các phương pháp thi công như đúc hẫng, lắp hẫng và lắp ghép cân bằng. Các đốt dầm được đúc sẵn và vận chuyển đến công trường để lắp ghép. Kết cấu dầm hộp bê tông dự ứng lực mang lại nhiều ưu điểm về độ bền và khả năng chịu tải. Các phương pháp thi công này giúp giảm thiểu ảnh hưởng đến giao thông và môi trường xung quanh.
1.2. Tình hình áp dụng công nghệ lắp ghép phân đoạn
Công nghệ lắp ghép phân đoạn đã được áp dụng rộng rãi trên thế giới, từ các cầu vòm bê tông cốt thép đến các cầu dầm hộp hiện đại. Tại Việt Nam, công nghệ này cũng đang được nghiên cứu và ứng dụng trong các dự án cầu lớn. Các công trình như cầu Tân Vũ - Lạch Huyện là ví dụ điển hình cho sự thành công của công nghệ này.
II. Phân tích và đánh giá sức kháng của mối nối có khóa chống cắt
Mối nối có khóa chống cắt đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo khả năng chịu cắt và khả năng chịu xoắn của cầu dầm hộp lắp ghép phân đoạn. Cơ chế truyền lực cắt và sự hình thành sức kháng cắt tại mối nối được phân tích chi tiết. Các mô hình thiết kế như mô hình ma sát cắt trượt, mô hình chống - giằng và mô hình sức kháng mô men được sử dụng để đánh giá sức kháng cắt.
2.1. Cơ chế truyền lực cắt và sức kháng cắt
Cơ chế truyền lực cắt trong dầm bê tông cốt thép dự ứng lực toàn khối và dầm lắp ghép phân đoạn được nghiên cứu. Các dạng phá hủy do thiếu hụt sức kháng cắt tại mối nối cũng được xem xét. Phân tích kết cấu cho thấy, khóa chống cắt giúp tăng cường khả năng chịu lực của mối nối.
2.2. Đánh giá sức kháng cắt theo tiêu chuẩn
Sức kháng cắt của mối nối có khóa chống cắt được đánh giá theo các tiêu chuẩn như AASHTO, DBV99 và 22TCN 272-05. Các công thức tính toán của Roberts, Breen và Rombach cũng được áp dụng. Kết quả cho thấy, các tiêu chuẩn này đều đưa ra các giá trị sức kháng cắt phù hợp với thực tế.
III. Nghiên cứu thực nghiệm và phân tích mô phỏng số
Nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành để đánh giá khả năng chịu cắt của khóa chống cắt. Các mẫu thí nghiệm được thiết kế và đúc theo tiêu chuẩn 22TCN272-05. Kết quả thí nghiệm được so sánh với kết quả phân tích mô phỏng số bằng phần mềm FEM. Thí nghiệm cho thấy, khóa chống cắt có khả năng chịu lực cao và phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật.
3.1. Thiết kế nghiên cứu và xác lập mẫu thí nghiệm
Các mẫu thí nghiệm được thiết kế với các kích thước và vật liệu khác nhau để đánh giá khả năng chịu cắt. Thành phần bê tông và cốt thép được lựa chọn kỹ lưỡng để đảm bảo độ chính xác của kết quả thí nghiệm.
3.2. Phân tích mô phỏng số
Mô hình FEM được sử dụng để mô phỏng sức kháng cắt của khóa chống cắt. Kết quả mô phỏng cho thấy sự tương đồng cao với kết quả thí nghiệm, khẳng định độ tin cậy của phương pháp phân tích số.
IV. Ảnh hưởng của xoắn đến khả năng chịu cắt của mối nối
Nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng của xoắn đến khả năng chịu cắt của mối nối có khóa chống cắt. Mô hình mô phỏng số được sử dụng để phân tích ứng xử của dầm hộp lắp ghép phân đoạn dưới tác động đồng thời của lực cắt và mô men xoắn. Kết quả cho thấy, xoắn có ảnh hưởng đáng kể đến sức kháng cắt của mối nối.
4.1. Mô hình mô phỏng số
Mô hình mô phỏng số được thiết lập để nghiên cứu ảnh hưởng của xoắn đến sức kháng cắt của mối nối. Các thông số vật liệu và kết cấu được nhập vào mô hình để đảm bảo độ chính xác của kết quả phân tích.
4.2. Kết quả phân tích và thảo luận
Kết quả phân tích cho thấy, xoắn làm giảm đáng kể sức kháng cắt của mối nối. Các biện pháp tăng cường khả năng chịu xoắn của mối nối cần được nghiên cứu thêm để đảm bảo độ bền của kết cấu.
