Nghiên cứu hiện trạng ăn mòn của một số công trình cầu đường sắt ở miền trung và đề xuất giải pháp khắc phục

Abstract

Thực trạng hiện nay, trên cả nước có rất nhiều cây cầu làm bằng kết cấu thép phục vụ tuyến đường sắt Bắc Nam đã và đang xuống cấp nghiêm trọng do sự xâm thực, ăn mòn tự nhiên. Ảnh hưởng của sự ăn mòn đã làm giảm khả năng chịu lực của cây cầu, gây trở ngại lớn cho việc giao thông, gây tâm lý hoang mang cho người tham gia giao thông, làm giảm mỹ quan kiến trúc công trình. Đặc biệt một số cây cầu có ý nghĩa lớn về mặt lịch sử đối với Đất nước, ví dụ như cầu Long Biên, Hà Nội hay Cầu Hàm Rồng, Thanh Hóa v.v. Tác hại của sự ăn mòn là làm giảm chất lượng vật liệu thép (cường độ chịu lực/mô đuyn đàn hồi của thép giảm đáng kể), làm giảm tiết diện tại các vị trí hiểm yếu của các bộ phận kết cấu trong cây cầu, làm ảnh hưởng rất lớn đến khả năng chịu lực. Một số bộ phận bị biến dạng và chuyển vị rất lớn, trong khi đó vẫn chưa có một giải pháp kỹ thuật nào khắc phục. Nước ta, đặc biệt khu vực Miền Trung có vị trí địa lý phía Đông giáp biển, phía Tây bị chắn bởi dãy Trường Sơn nên hàm lượng muối (clorua) trong không khí rất cao, đây chính là điều kiện thuận lợi để cho sự xâm thực, ăn mòn tự nhiên diễn ra nhanh hơn đối với những công trình xây dựng bằng kết cấu thép. Ví dụ, Thanh Hóa có cầu hàm Rồng; Nghệ An có cầu Yên Xuân; Huế có cầu Sông Bồ thuộc thị xã Hương Trà, huyện Phong Điền; cầu Nam Ô, TP. Đà Nẵng; cầu Chiêm Sơn, Điện Bàn, Quảng Nam; cầu Rù Rì, Quế Sơn, Quảng Nam, v.v., đến Phan Rang có cầu Tháp Chàm. Hầu hết những cây cầu này đã và đang bị xâm thực, ăn mòn gây ảnh hưởng đến khả năng làm việc và thẩm mỹ kiến trúc. Để đánh giá khả năng làm việc của chúng thì phải khảo sát mức độ xâm thực, vị trí xâm thực, xây dựng mô hình phân tích đánh giá lại khả năng làm việc. Từ đó chúng ta mới có cơ sở để đề xuất các biện pháp xử lý thích hợp và hiệu quả. Cho đến nay chúng ta chưa có một nghiên cứu nào đầy đủ và cụ thể để đánh giá mức độ an toàn và khả năng làm việc thực tế của những bộ phận kết cấu trong cầu đường sắt trên khu vực Miền Trung do xâm thực, ăn mòn tự nhiên nhằm có biện pháp sữa chửa, nâng cấp hay thay mới hợp lý để đảm bảo điều kiện an toàn, điều kiện kỹ thuật và điều kiện kinh tế trong quá trình sử dụng. Chính vì vậy, đề tài “Nghıên cứu hıện trạng ăn mòn của một số công trình cầu đường sắt ở Miền Trung và đề xuất gıảı pháp khắc phục” là cấp thiết. Đề tài sẽ tiến hành khảo sát quá trình xâm thực, ăn mòn tự nhiên các kết cấu thép trong cầu đường sắt trên địa bàn. Từ những số liệu khảo sát này, một mô hình phân tích sự ăn mòn sẽ được đề xuất dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) để đánh giá lại khả năng chịu lực thực tế của những kết cầu này dưới sự xâm thực, ăn mòn tự nhiên và phân tích nguyên nhân, sự cố ảnh hưởng đến kết cấu công trình nhằm mục đích đề xuất các biện pháp xử lý hiệu quả cho các công trình này