Chương 1. Tổng quan về xây dựng cầu ở Campuchia và ứng dụng bê tông cường độ cao cốt polyme gia cường sợi (FRP). Bao gồm các nội dung: 5 - Điều kiện tự nhiên, mạng lưới giao thông vận tải, tình hình sử dụng bê tông cường độ cao trong xây dựng cầu và tình trạng hư hỏng cầu ở Campuchia; - Giới thiệu về cốt FRP, lịch sử phát triển và các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt FRP; - Giới thiệu về đặc điểm tính chất của cốt FRP; - Các nghiên cứu ứng xử uốn của dầm bê tông cốt FRP trên thế giới, ở Việt Nam và ở Campuchia; - Xác định vấn đề nghiên cứu của luận án. Lý thuyết về phương pháp thiết kế kết cấu bê tông cường độ cao cốt polyme gia cường sợi (FRP).
Bao gồm các nội dung: - Lý thuyết thiết kế kết cấu bê tông cốt FRP theo TTGH; - Đề xuất trình tự kiểm toán mặt cắt dầm bê tông cốt FRP để áp dụng cho việc tính toán ở chương 3 và chương 4. Thí nghiệm uốn dầm bê tông cường độ cao cốt polyme gia cường sợi thủy tinh (GFRP). Bao gồm các nội dung: - Thí nghiệm uốn 4 điểm mẫu dầm bê tông cường độ cao cốt GFRP; - Quan sát ứng xử uốn của dầm bê tông cường độ cao cốt GFRP; - Xác định các giá trị thực nghiệm: Tải trọng gây nứt; tải trọng phá hoại; - Xác định các quan hệ giữa tải trọng thí nghiệm với: Độ võng; biến dạng của bê tông chịu nén và biến dạng kéo của cốt GFRP; - So sánh kết quả thí nghiệm với kết quả tính toán dựa trên lý thuyết được đề xuất ở Chương 2. Thiết kế kết cấu bê tông cường độ cao cốt polyme gia cường sợi (FRP) Chương này gồm các nội dung: 6 Thiết kế dầm cầu bê tông cường độ cao cốt thép, cốt GFRP, cốt CFRP và cốt Hybrid: - Chọn tỷ lệ chiều cao/chiều dài dầm (h//L) bằng cách thay đổi chiều dài dầm hoặc chiều cao dầm; - Cố định tỷ lệ (h/L) để tìm ra hàm lượng cốt FRP hợp lý, hoặc cố định hàm lượng cốt FRP để tìm ra tỷ lệ (h/L) hợp lý; - Chọn tỷ lệ diện tích cốt thép/diện tích cốt FRP hợp lý cho dầm Hybrid; - So sánh các phương án bố trí các loại cốt.
Kết luận và kiến nghị. 7 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG CẦU Ở CAMPUCHIA VÀ ỨNG DỤNG BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO CỐT POLYME GIA CƯỜNG SỢI (FRP) 1. Tổng quan về xây dựng cầu ở Campuchia 1. Điều kiện tự nhiên của Campuchia 1.
Địa hình Campuchia Campuchia có diện tích 181035 km2 là quốc gia Đông Nam Á, phía Bắc giáp Thái Lan và Lào, phía Đông và Đông Nam giáp Việt Nam còn phía Tây giáp Thái Lan và giáp với biển ở phía Tây Nam. Campuchia có 2572 km đường biên giới, trong đó với Việt Nam là 1228 km, với Thái Lan là 803 km và với Lào là 541 km cùng với 443 km bờ biển, đặc biệt có một hồ nước rất lớn (Tonle Sap) và có dòng sông dài nhất Đông Nam Á (sông Mê Kong) chảy qua [95]. Bản đồ địa hình và mạng lưới giao thông Campuchia 8 Hình 1.1, vùng đất Campuchia chủ yếu là đồng bằng ở giữa bao quanh bởi các dãy núi và cao nguyên. Khoảng 75% diện tích là các lưu vực hồ Tonle Sap và vùng đất thấp sông Mê Kong.
Sông Mê Kong chảy từ biên giới Campuchia - Lào xuống phía nam đi qua các tỉnh Stoeng Treng, Kratie, Kampong Cham và Phnom Penh sau đó chảy vào Việt- Nam. Tại Phnom Penh, bốn dòng nước gặp nhau ở một điểm gọi là Chattomuk (bốn mặt). Sông Mê Kong chảy từ hướng đông bắc xuống vào Tonle Sap. Chúng hợp lưu rồi phân thành 2 dòng nước là sông Mê Kong và sông Basak và chảy độc lập với nhau qua vùng đồng bằng và chảy xuống biển Đông Việt Nam.
Campuchia chia ra 4 vùng, vùng đồng bằng (1), vùng xung quanh hồ Tonle Sap (2), vùng ven biển (3) và vùng cao nguyên (4). (1) Vùng đồng bằng có diện tích khoảng 25069 km2. Gồm các khu vực Thủ đô Phnom Penh, tỉnh Kandal, Kampong Cham, Svay Rieng, Prey Veng và Takeo. (2) Vùng xung quanh hồ Tonle Sap có diện tích khoảng 67668 km2.
Nó bao gồm các đất phù sa do sông Tonle Sap và sông Mê Kong, có độ cao thường ít hơn 100 mét. Khu vực này gồm các tỉnh Kampong Thom, Siem Reap, Banteay Meanchey, Battambang, Pursat, Kampong Chhang, Oddar Meanchey và Bailin. (3) Vùng ven biển có diện tích khoảng 17237 km2. Gồm các khu vực tỉnh Sihanoukville, Kampot, Koh Kong và Kep.
Có 60 đảo ở vùng ven biển Campuchia, có 23 đảo ở tỉnh Koh Kong, 2 đảo ở tỉnh Kampot, 22 đảo ở Sihanoukvill và 13 đảo ở Kep. Vùng ven biển là nơi xuất hiện mưa đầu tiên trong năm do các dãy núi có chiều cao tăng về phía tây nam của hồ Tonle Sap và nó là vùng ẩm ướt nhất (lượng mưa trung bình hàng năm là 2000 mm). (4) Vùng cao nguyên và vùng núi có diện tích khoảng 68061 km2. Gồm các khu vực tỉnh Kampong Speu, Kratie, Stoeng Treng, Preah Vihear, Rattanakiri, và tỉnh Mondulkiri.
Khí hậu của Campuchia Khí hậu Campuchia chịu ảnh hưởng của gió mùa, trở thành vùng nhiệt đới ẩm và khô theo hai mùa một cách rõ rệt. Gió mùa đông bắc sẽ có gió khô, gió mùa tây nam sẽ mang lại không khí lạnh khô kéo dài từ tháng 10 đến tháng 3. Biểu đồ lượng mưa và nhiệt độ hàng tháng của Campuchia Nhiệt độ khá ổn định ở khu vực Tonle Sap, nhiệt độ trung bình trong năm là khoảng 25oC, nhiệt độ trung bình tối đa là 28oC, tối thiểu là 22oC. Nhiệt độ tối đa có thể cao hơn 32oC, tuy nhiên chỉ có ở đầu mùa mưa, nhiệt độ tối thiểu hiếm khi giảm xuống 10oC [95].
Tổng lượng mưa trung bình hàng năm từ 1000 đến 1500 mm và lượng mưa cao nhất ở phía Đông Nam từ tháng 5 đến tháng 11 trung bình từ 1300 đến 1900mm mỗi năm, tuy nhiên lượng mưa sẽ thay đổi đáng kể từ năm này sang năm khác. Lượng mưa cao nhất là ở vùng biển phía tây nam, tiếp nhận lượng mưa từ 2000 đến 5000 mm hàng năm, hệ thống thoát nước chủ yếu là chảy ra biển và chỉ có một số lượng nhỏ chảy vào các con sông [95]. Lượng mưa trung bình hàng năm Tên trạm đo lượng mưa Lượng mưa trung bình hàng năm (mm) Battam Bang 1327,8 Pursat 1394,9 Kompong Chang 1676,7 Kompong Thom 1522,8 Siem Reap 1407,3 Kratie 1717,1 Kompong Cham 1412,6 Prey Veng 1185,0 Bảng 1.1, cho thấy lượng mưa hàng năm lớn nhất ở tỉnh Kratie bằng 10 1717mm, theo báo cáo của các trạm đo lượng mưa đáng tin cậy (1985-2011) ở tỉnh Battam Bang, Pursat, Kompong Chang, Kompong Thom, Siem Reap, Kratie, Kompong Cham và Prey Veng từ (1185,0 đến 1676,7) mm. Giống nhau phần còn lại của Châu Á, Nam bộ Việt Nam nằm trong vùng đặc trưng của khí hậu nhiệt đới gió mùa và cận xích đạo, nền nhiệt ẩm phong phú, ánh nắng dồi dào, thời gian bức xạ dài, nhiệt độ và tổng tích ôn cao.
Biên độ nhiệt ngày đêm giữa các tháng trong năm thấp và ôn hòa. Độ ẩm trung bình hàng năm khoảng từ 80-82%. Khí hậu hình thành trên hai mùa chủ yếu quanh năm là mùa khô và mùa mưa. Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4.
Lượng mưa hàng năm giao động từ 966-1325 mm và góp trên 70-82% tổng lượng mưa trong suốt cả năm. Mưa phân bố không điều, giảm dần từ khu vực giáp ranh từ Thành phố Hồ Chí Minh xuống khu vực phía Tây và Tây Nam. Ở khu vực Đông Nam có lượng mưa thấp nhất. Khi xuất hiện cường độ mưa lớn xảy ra trên một số khu vực trong vùng, thường gây hiện tượng xói mòn ở những vùng gò cao.
Khi mưa kết hợp với cường triều và lũ gây ngập úng, ảnh hưởng đến đời sống của dân cư trong vùng. Với lượng mưa trung bình năm chênh lệnh nhau từ (3,4 đến 11,6%) và chịu khí hậu nhiệt đới gió mùa giống nhau giữa Campuchia và Việt Nam. Điều kiện khí hậu, điều kiện tự nhiên của Campuchia khá tương đồng với miền Nam Việt Nam. Vậy, có thể tham khảo, sử dụng các nghiên cứu trong điều kiện Việt Nam làm định hướng cho việc nghiên cứu ứng dụng cho Campuchia.
Mạng lưới giao thông vận tải của Campuchia Các phương thức vận tải của Campuchia bao gồm mạng lưới đường bộ, đường sắt, đường thủy nội địa và vận tải hàng không, trong đó, quan trọng nhất là mạng lưới giao thông đường bộ có tổng khối lượng hành khách và hàng hóa nhiều nhất chiếm hơn 65% còn phương tiện vận tải khác chỉ đóng vai trò phụ chiếm tỷ lệ nhỏ hơn 35% theo Bảng 1. Phương thức mạng lưới giao thông của Campuchia hiện nay Phương thức vận tải Người-km/năm (triệu) Hàng hóa, Ton-km/năm (triệu) Đường bộ 146,8 (65%) 274,0 (69%) Đường sắt 45,0 (20%) 41,0 (10%) Đường thủy nội địa 35,0 (15%) 80,0 (20%) Tổng 226,8 (100%) 395,0 (100%) Kết quả khảo sát mạng lưới giao thông của Campuchia, tính đến tháng 9 năm 2014 [91] mạng lưới đường bộ Campuchia có tổng chiều dài 55242 km. Trong đó có 13746 tuyến đường, có 4060 cầu với chiều dài 76221 m, Bảng 1. Chiều dài mạng lưới đường Bộ Campuchia tính đến năm 2014 Số Chiều % Chiều % Số Loại đường lượng % Cầu dài cầu Chiều dài (km) Đường Cầu Đường (m) dài cầu NR1 chữ số 2243 4,06% 9 589 14,5% 17643 23,1% NR2 chữ số 8864 16,05% 146 698 17,2% 15710 20,6% PR 3 đến 4 chữ số 4407 7,98% 236 904 22,3% 16309 21,4% Đường nông thôn 39728 71,92% 13355 1869 46,0% 26559 34,8% Tổng chiều dài 55242 100% 13746 4060 100% 76221 100% Hình 1.
Bản đồ vị trí của đường ưu tiên trong nghiên cứu năm (2013) 12 Trong chương trình hợp tác giữa Chính phủ Campuchia và JICA, một dự án khảo sát, cải tạo và nâng cấp các công trình cầu hiện có ở Campuchia được thực hiện [93]. Dự án lựa chọn các khu vực ưu tiên nghiên cứu trong năm 2013 được chia thành 5 nhóm Hình 1. Các tuyến đường ở Campuchia thường được đặt tên theo các chữ số, theo đó các tuyến đường được khảo sát trong dự án này gồm: Đường 2 chữ số, đường 3 chữ số có 168 đường với tổng cộng 1205 cây cầu, 44 cống hộp, 26 cửa chắn nước, 3 đường bờ đê. Kết cấu được khảo sát năm 2012 Đường Cầu Cống Cửa chắn nước Bờ đê 168 1205 44 26 3 1.
Tình trạng cầu Theo khảo sát của dự án cải tạo và nâng cấp các công trình cầu hiện hữu ở Campuchia của JICA năm 2013 [92], trên tổng số 168 tuyến đường có 1205 cầu gồm: cầu bailey, cầu gỗ, cầu thép, cầu bê tông cốt thép.