MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Bê tông chất lượng siêu cao (Ultra-high performance concrete – UHPC) là một sản phẩm bê tông thế hệ mới, thành phần vật liệu chính bao gồm xi măng Poóc lăng, cát nghiền mịn, bột quắc, silica fume, phụ gia siêu dẻo, sợi thép và nước. UHPC thể hiện tính chất cơ học vượt trội với cường độ chịu nén lớn hơn 120 MPa, cường độ chịu kéo khi uốn lên đến 50 MPa, cường độ chịu kéo dọc trục từ 6 – 12 MPa, mô đun đàn hồi từ 42 + 55 GPa. Ngoài ra, UHPC có độ đặc chắc, tính dẻo dai cao, khả năng chống ăn mòn tốt giúp tăng độ bền và tuổi thọ công trình.
UHPC có cường độ chịu kéo cao, vì vậy khi thiết kế uốn, cường độ chịu kéo của UHPC không bỏ qua như đối với bê tông thường. Sự lý tưởng hóa đường quan hệ ứng suất – biến dạng khi kéo và nén phục vụ thiết kế kết cấu UHPC là đề tài được các nhà nghiên cứu quan tâm. Khi tính toán khả năng chịu uốn dầm UHPC, ứng suất khối Whitmey quen thuộc sử dụng cho kết cấu BTCT truyền thống là không còn phù hợp và được thay thế bằng đường tuyến tính hoặc đường hai đoạn thẳng cho các cấu kiện UHPC. Trên thế giới, đã có các tiêu chuẩn và khuyến nghị thiết kế uốn dầm UHPC. Trong các tiêu chuẩn này, phương pháp thiết kế uốn dựa trên phân tích mặt cắt sử dụng nguyên lý cân bằng và tương thích biến dạng, đồng thời sử dụng các biểu đồ đường cong UHPC để xác định ứng suất trên tiết diện ngang. Việc tính toán sức kháng uốn theo phương pháp này được thực hiện bằng quá trình giải lặp rất phức gây khó khăn cho các kỹ sư thiết kế và các nhà nghiên cứu.
Tóm lại, khi nghiên cứu về sức kháng uốn dầm cầu UHPC DƯL để áp dụng cho công trình cầu tại Việt Nam cần giải quyết những vấn đề sau: cần xây dựng đường quan hệ ứng suất – biến dạng cho loại vật liệu UHPC chế tạo tại Việt Nam để thiết kế uốn dầm cầu; cần có công thức tính sức kháng uốn dầm UHPC DỰL được lập dựa trên biểu đồ phân bố ứng suất khối chữ nhật tương đương bao gồm cả vùng ứng suất kéo, tương tự như với bê tông thông thường trong tiêu chuẩn thiết kế cầu đường bộ TCVN 11823:2017; cần có một mô hình số phù hợp để mô phỏng khả năng chịu uốn dầm UHPC DƯL phục vụ nghiên cứu về uốn trong điều kiện nghiên cứu thực nghiệm đang còn hạn chế như hiện nay.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, với mong muốn cung cấp thêm các cơ sở khoa học phục vụ thiết kế uốn dầm cầu UHPC DƯL tại Việt Nam, nghiên cứu sinh đã thực hiện đề tài nghiên cứu Tiến sĩ là: “Nghiên cứu ứng xử uốn dầm cầu dự ứng lực sử dụng bê tông chất lượng siêu cao (UHPC) trong điều kiện Việt Nam”.
