Bài viết Ứng dụng phương pháp phát xạ âm thanh (AE) trong đánh giá và giám sát hư hại công trình cầu thép ở Việt Nam chỉ ra rằng việc sử dụng phương pháp phát xạ âm thanh AE kết hợp với hệ thống quan trắc đảm bảo sự hiểu biết sâu sắc về trạng thái kết cấu của công trình.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÁT XẠ ÂM THANH (AE) TRONG ĐÁNH GIÁ VÀ GIÁM SÁT HƯ HẠI CÔNG TRÌNH CẦU THÉP Ở VIỆT NAM Lương Minh Chính Trường Đại học Thủy lợi, email: chinhlm@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Độ bền (tuổi thọ), khai thác an toàn khả khai thác hiệu ba tảng xác định mức độ tin cậy công trình Độ bền yếu tố khơng xét đến tượng xảy khứ mà phần khơng phần quan trọng yếu tố tác động môi trường xung quanh, đặc biệt kết cấu thép (như: độ ẩm, sương giá, CO2, thay đổi nhiệt độ v.v.) việc đánh giá mức trạng thái làm việc kết cấu tương lại Vì khả đánh giá tác động mơi trường ảnh hưởng tới mức độ xuống cấp kết cấu quan trọng độ bền tuổi thọ của cơng trình [1] Các cơng trình cầu (đặc biệt cầu thép) vận hành khai thác điều kiện mơi trường khí hậu, thời tiết ln thay đổi, với tác động liên tục (lặp lại) gây đoàn tàu qua lại, gây xuống cấp liên tục vật liệu Tác động tiêu cực mơi trường có tầm quan trọng đặc biệt kết cấu thép Đồng thời, việc khai thác lâu dài cơng trình cầu nước ta khiến cho cơng trình thường tình trạng kỹ thuật kém, tuổi chúng gần đạt ngưỡng vượt tuổi thọ thiết kế Các nguy hư hại đáng kể cơng trình loại q trình khai thác khiến cần phải hệ thống hóa mở rộng quy trình đánh giá trạng thái kết cấu cơng trình, phương pháp nghiên cứu đại, tiến cần áp dụng Nhu cầu phương pháp có khả phát sớm xuất hư hại giám sát tiến trình tồn kết cấu cơng trình, khơng sở lựa chọn chủ quan ban đầu phận kết cấu có nguy hư hại, thực phương pháp phát xạ âm (AE) hay cịn gọi phương pháp sóng âm Phương pháp liên quan đến việc thực phân tích so sánh tín hiệu phát xạ âm ghi lại thí nghiệm, thử nghiệm tín hiệu thu thập sở liệu tín hiệu tham chiếu với q trình phá hủy cụ thể tương ứng Kết phương pháp sử dụng để xác định định vị trình phá hủy xảy kết cấu bê tông cốt thép (IADP), cấu trúc bê tông cốt thép dự ứng lực (RPD) kết cấu thép, cho phép giám sát tổng thể phận kết cấu ghi lại trình hư hại phát triển tác động tải trọng thực Phương pháp phát xạ âm (AE) ngày phát triển mở rộng để ứng dụng loại kết cấu thép khác bể chứa dầu, đường ống dẫn dầu hay dẫn khí [1], [2] HIỆN TRẠNG CẦU THÉP Ở VIỆT NAM Các cơng trình cầu thép nước ta chủ yếu cầu giàn thép, cơng trình cầu đường sắt quản lý Cục đường sắt Việt Nam Theo thống kê Cục đường sắt nhiều cơng trình cầu thép xây dựng từ năm 70 80 kỷ XX, tình trạng nhiều cầu dầm rỉ, mặt cầu yếu, tiếp điểm đọng nước rỉ, liên kết lỏng, đường hai đầu cầu cự ly, thuỷ bình, phương hướng, cao thấp xấu biến đổi cho phép, tà vẹt lỏng, 107 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 ray treo Trong năn gần nhiều cầu yếu đầu tư thay cải tạo nâng cấp nguồn vốn vay ODA, đầu tư phát triển góp phần nâng cấp CSHT phục vụ rút giảm thời gian chạy tầu Riêng cầu Long Biên tập trung vào công tác gia cố chắp vá Hình Liên kết giàn với đứng chéo, thấy rõ ăn mịn bề mặt thép hình vị trí nối thép hình Hình Cầu Thăng Long, cầu giàn thép tầng (1974-1985), kết cấu điển hình năm 70 80 kỷ XX Hình Ăn mịn bề mặt rỗ thép bên liên kết dầm ngang thép trực hướng Đối với cầu thép, tượng ăn mòn bề mặt tác động yếu tố môi trường, thời tiết chủ yếu, qua cơng tác kiểm tra trực quan (Hình 2, 3, 4, 5) cho thấy ăn mòn bề mặt phần lớn thép cầu Các hư hại xác định gây nước tù đọng, nước khơng tốt vị trí liên kết giàn, thiếu khe hở điểm nối cột với giàn tạo điều kiện tích tụ nước Trong đó, trường hợp thiếu lớp phủ bảo vệ thích hợp bề mặt thép thúc đẩy tiến trình ăn mịn nhanh chóng xuống cấp vật liệu Một số hư hại cầu thép thường gặp thể hình Hình Ăn mịn bề mặt rỗ thép liên kết cột chéo với giàn tụ đọng nước PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ PHÁT XẠ ÂM THANH TRONG KẾT CẤU THÉP Hình Liên kết đứng chéo với giàn dưới, hư hại bề mặt ăn mịn, tróc sơn Phương pháp đánh giá phát xạ âm (AE) liên quan đến phân tích thay đổi cường độ tín hiệu âm tạo khu vực cụ thể kết cấu tác động tải trọng thường xuyên Các tín hiệu âm (AE) ghi nhận nhóm lại thành lớp phù hợp với chế phá hoại khác Số lượng tham số sử dụng để xây dựng sở liệu tín hiệu tham chiếu phải phù hợp với số lượng tham số thí nghiệm trước 108 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 tín hiệu AE [1, 3] Các nhóm thể mã trình phá hoại, tín hiệu AE gán cho điểm Màu sắc hình dạng điểm cho biết lớp tín hiệu AE Các lớp, ký hiệu, màu sắc mã trình phá hoại tóm tắt Bảng [3], [4] Bảng Các lớp, ký hiệu, màu sắc mã trình phá hoại với cầu thép Màu sắc Lớp Mã Lớp Lớp Mức độ Rất cao Cao Lớp Lớp Lớp Khơng Bình thường Thấp nguy hại Các mầu sắc khác sử dụng để phân nhóm phân loại tín hiệu AE Tín hiệu lớp tạo nhiễu AE không đổi Các lớp số 4, số số tín hiệu tạo chế phá hủy đơn lẻ như: • Lớp - hình thành chế gây nứt thép; • Lớp - xuất nứt thép; • Lớp - lan truyền, mở rộng nứt; • Lớp - chồng chéo tín sóng tạo nhiều trình phá hoại ma sát bề mặt vết nứt Mức độ hư hại đánh giá cách sử dụng kết phân tích vị trí khu vực hư hại phân loại tín hiệu AE khu vực Các lớp tín hiệu kết cấu thép có ý nghĩa riêng (Bảng 2) [4]: Màu sắc Lớp Mã Mức độ Rất cao Cao Cao Cao tới BT Bình thường Bình thường Thấp Khơng nguy Bảng Các lớp, ký hiệu, màu sắc mã trình phá hoại với kết cấu thép khác • Lớp - xuất nứt; • Lớp - Ma sát bề mặt nứt; • Lớp - Hội tụ vết nứt; • Lớp - Xuất vết vỡ; • Lớp - Đâm thủng/biến dạng; • Lớp - Hao hụt vật liệu; • Lớp - rỉ bề mặt; • Lớp - làm việc giai đoạn mỏi KẾT LUẬN Phương pháp đánh giá phát xạ âm (AE) kết cấu thép nói chung cầu thép nói riêng xây dựng dựa việc đo lường tín hiệu phát xạ âm trình phá hoại kèm, bao hàm toàn kết cấu hay phận kết cấu cho phép định vị xác định trình phá hoại nguyên nhân gây chúng thời gian thực Dữ liệu thu thập sở để xác định trạng thái kết cấu, phương pháp công cụ hữu ích cho: • đánh giá trạng thái làm việc kết cấu xác định rủi ro tiềm ẩn; • giám sát q trình phát triển hư hại; • hỗ trợ q trình định liên quan đến quản lý rủi ro; • đánh giá chất lượng sửa chữa tu; • đánh giá lưu lượng xe không chuẩn Những nội dung trình bày viết việc sử dụng phương pháp phát xạ âm AE kết hợp với hệ thống quan trắc đảm bảo hiểu biết sâu sắc trạng thái kết cấu cơng trình TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ono, K Application of Acoustic Emission for Structure Diagnosis Diagnostics 2011, 2, 3-18 [2] Nowak M.; Lyasota I., Emisja akustyczna w zastosowaniu badania stalowego mostu kolejowego z uszkodzeniami SITK RP 2016, Nr 2(109) [3] Świt, G.; Krampikowska, A.; Chinh, L.M A Prototype System for Acoustic EmissionBased Structural Health Monitoring of My Thuan Bridge In Proceedings of 2016 Prognostics and System Health Management Conference, Chengdu, China, 19–21 October 2016; pp 624–630 [4] Świt, G Acoustic Emission Method for Locating and Identifying Active Destructive Processes in Operating Facilities Applied Sciences doi:10.3390/app8081295 2018, 8, 1295 109 ... nước PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ PHÁT XẠ ÂM THANH TRONG KẾT CẤU THÉP Hình Liên kết ? ?ứng chéo với giàn dưới, hư hại bề mặt ăn mịn, tróc sơn Phương pháp đánh giá phát xạ âm (AE) liên quan đến phân tích... thép thúc đẩy tiến trình ăn mịn nhanh chóng xuống cấp vật liệu Một số hư hại cầu thép thường gặp thể hình Hình Ăn mòn bề mặt rỗ thép liên kết cột chéo với giàn tụ đọng nước PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ... tiềm ẩn; • giám sát q trình phát triển hư hại; • hỗ trợ trình định liên quan đến quản lý rủi ro; • đánh giá chất lượng sửa chữa tu; • đánh giá lưu lượng xe khơng chuẩn Những nội dung trình bày