Cầu Thăng Long được khánh thành vào năm 1985, đã qua 36 năm khai thác sử dụng và cho tới nay là cầu có tải trọng lớn nhất ở Việt Nam. Hệ giàn dầm thép cầu gồm 5 liên, mỗi liên dài 336 m gồm có 3 nhịp, mỗi nhịp dài 112 m, tổng chiều dài 5 liên là 1.680 m. Công tác kiểm định đánh giá chất lượng hệ giàn dầm thép và bản mặt cầu được giao cho Trung tâm Khoa học công nghệ GTVT (Trường Đại học GTVT Hà Nội) thực hiện và các kết quả cho thấy:
- Hệ giàn dầm thép cầu Thăng Long đảm bảo chịu lực, biến dạng và dao động.
- Mặt cầu tầng trên với lớp SMA trên bản mặt cầu thép trực hướng có hiện trạng sau: lớp SMA bị bong rộp, trôi dạt, chiều dày chỗ lớn nhất của lớp SMA có chỗ lên tới 140 mm. Tổng diện tích SMA bị gãy, bong rộp trôi dạt lên tới trên 8.000 m2.
- Mặt cầu thép chiều dày 14 mm và sườn hở cao 180 mm đã làm việc tới giới hạn, bắt đầu bị võng không hồi phục, mặt cầu bị đọng nước cho nhiều nhất 25 mm. Bản mặt thép và dầm trực giao không quan sát thấy vết nứt do mỏi.
- Gia tải mặt cầu cho thấy ứng suất lớn nhất tại đỉnh các dầm ngang – theo phương dọc cầu và đỉnh của thanh mã thượng – theo phương ngang mặt cầu.
Các tiêu chuẩn và chỉ dẫn cho thấy việc sửa chữa mặt cầu thép hay xây mới với giải pháp cơ bản hiện nay là thiết kế chế tạo lớp bê tông siêu tính năng – UHPC có tính dẻo dai cao, mỏng và nhẹ. Vì vậy, UHPC sẽ làm việc liên hợp với bản mặt thép hệ dầm trực hướng nhằm tăng độ cứng mặt cầu, giảm biến dạng, giảm độ võng, giảm góc uốn và giảm dao động dẫn tới làm giảm ứng suất kéo mặt trên của bản thép. Đồng thời, nó cũng là một lớp trung gian tăng bám dính cho lớp phủ mỏng như là SMA hay Polymer Asphalts:
- UHPC có độ thẩm thấu rất thấp và khả năng chống hư hại băng giá rất tốt. Do đó, khả năng xâm nhập của các chất ăn mòn và hư hỏng do đông lạnh – tan băng giảm đáng kể so với các vật liệu phủ thông thường, giúp tăng cường độ bền.
- So với bê tông thông thường, UHPC sẽ có độ co ngót tương đối thấp do được gia cố bằng các cốt sợi thép rất nhỏ phân tán, vì vậy giảm được nguy cơ nứt do co ngót.
- Do UHPC có độ bền, độ chịu kéo, độ dẻo dai và độ cứng rất cao, vì vậy một lớp mỏng có thể đáp ứng cường độ với tĩnh tải trọng tăng thêm ít nhất.
Từ đầu năm 2019, Hội Bê tông Việt Nam chủ trì phối hợp cùng với Trung tâm Khoa học công nghệ GTVT (Trường Đại học GTVT Hà Nội) thực hiện, nghiên cứu lớp liên hợp UHPC với bản mặt cầu thép dầm hở trực hướng trên mô hình kích thước 3,3 m x 1,35 m (bản mặt thép dày 14 mm, sườn thép cao 180 mm, khoảng cách sườn 330 mm). Kết quả thử nghiệm cho thấy lớp UHPC liên hợp với hệ đinh neo chống cắt (d = 13 mm, l = 50 mm) và lưới thép (a 50 x 50 mm, d10 cường độ 400 MPa) đã chịu tĩnh tải và vượt tải trọng tập trung của bánh xe (tải HL93) gấp 3 ÷ 3,3 lần lớp liên kết, đinh neo chống cắt vẫn làm việc tốt. Khi tải vượt lên tới 3,3 lần thì sườn thép hở trực hướng bắt đầu tới ngưỡng chảy dẻo. Còn bản mặt liên hợp UHPC không bị nứt, bong, trượt, đinh neo không bị đứt.b Sau đó, hiện nghiên cứu tiếp tục trên mô hình lớn từ tháng 02/2020 đến tháng 6/2020. Các kết quả thử nghiệm trên mô hình lớn so sánh về khả năng làm việc của bản mặt cầu thép hệ dầm trực giao khi chưa có lớp phủ liên hợp UHPC và sau khi phủ lớp UHPC liên hợp dày 60 mm, đinh neo lưới ô vuông 150 x 150 mm, cùng cốt thép d12, a 50 x 50 mm cho thấy khả năng làm việc với tĩnh tải của lớp liên hợp UHPC làm tăng độ cứng của bản mặt thép lên 2,6 lần. Thử mỏi với tải trọng tập trung qua 1 triệu chu kỳ, không quan sát thấy bất cứ thay đổi nào của lớp liên hợp UHPC cũng như bản mặt thép.
Yêu cầu kỹ thuật được đặt ra với UHPC trong dự án này là: nhiệt độ hỗn hợp < 35°C, cường độ chịu nén ≥ 120Mpa, cường độ chịu kéo ≥ 7Mpa, độ chảy xòe ≥ 100mm, độ co khô ≤ 550µm.
Để đảm bảo phân đoạn đổ dài hết 1 nhịp là 112 m, cần tính toán công suất máy trộn, thời gian thi công. Từ đó, đã thử nghiệm các cấp phối và xác định phụ gia điều chỉnh thời gian ninh kết của hỗn hợp UHPC và duy trì trong khoảng 8 ÷ 10 tiếng. Đồng thời phải phân chia giai đoạn trộn khô UHPC (trộn trước tại nhà máy) và trộn ướt UHPC (tại hiện trường), điều đó cho phép ổn định chất lượng UHPC với mức cao và rút ngắn thời gian thi công tại hiện trường xuống dưới 10 tiếng cho mỗi phân đoạn, với khối lượng 90 m3 UHPC.
Để giảm co, hạn chế nứt bê tông và tăng nhanh tốc độ thi công, cấp phối tối ưu của UHPC đã được thiết kế, cùng với việc lựa chọn chế độ bảo dưỡng nhiệt ẩm lớp phủ UHPC liên hợp tại 80°C với thời gian 72 giờ sau khi được bảo dưỡng ẩm tự nhiên 24 giờ đầu tiên.
Các mô hình thử nghiệm thi công với độ dốc 2%, mô hình thử cán rải với chiều dày 60 mm, mô hình gắn rải đá, mô hình tạo nhám bằng phương pháp bắn bi thép tuần hoàn, thử kiểm tra rung chấn động khi tàu hoả chạy sẽ ảnh hưởng đến quá trình đóng rắn lớp UHPC liên hợp cũng đã được thử nghiệm ngay trên mặt cầu.
Các phương pháp đã áp dụng là làm lạnh cối trộn bằng đá CO2 kết hợp cùng làm lạnh nước trộn bằng hệ thống Chiller và đá cây công nghiệp. Mỗi ngày thi công dự kiến sử dụng khoảng 12 tấn đá cây công nghiệp và khoảng 60 kg đá khô CO2.
Ngày 27/9/2020 đã thực hiện thi công hoàn chỉnh phân đoạn đầu tiên với chiều dài 112 m trong 10 giờ, khối lượng là 60 m3 UHPC, cho kết quả tốt cả về chất lượng lẫn hình thức và đáp ứng tiến độ thi công. Sau đó, khoảng cách giữ các buổi thi công là 3 ngày, đến ngày 29/12/2020 đã hoàn thành toàn bộ 32 phân đoạn UHPC liên hợp với khối lượng gần 1.900 m3 UHPC tương ứng 28.000 m2 mặt cầu với mức an toàn về cường độ ≥ 15%. Giữa các đợt đổ UHPC liên kết là các khe co, với chiều dài tổng cộng là 1.850 m dài, đã được lắp đặt thi công với kết quả đảm bảo chất lượng tuyệt đối.
Ngày 07/01/2021, lúc 9h sáng Lễ thông xe mặt cầu Thăng Long đã được tiến hành để kết nối với hệ thống đường vành đai 3 trên cao đoạn Cầu Giấy – Thăng Long kết nối hoàn chỉnh. Đến nay đã qua 3 năm khai thác sử dụng, trải qua nhiều điều kiện thời tiết thay đổi liên tục (nhiệt độ mặt cầu từ khoảng 12°C đến 65°C, độ ẩm từ 28% đến bão hoà), xe chạy đạt tốc 80 km/h, cho kết quả mặt cầu êm thuận, đáp ứng tất cả các yêu cầu thiết kế kỹ thuật.
Download: https://drive.google.com/file/d/1tA3r_abdczNCEV-jCM8tK6Sc5jlRkQj3/view?usp=sharing
