Bài viết Nghiên cứu đề xuất áp dụng phương pháp sóng âm thanh bổ sung cho hệ thống quan trắc cầu Mỹ Thuận trình bày hệ thống quan trắc cầu Mỹ Thuận, Đề xuất bổ sung cho hệ thống quan trắc cầu Mỹ Thuận.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP SÓNG ÂM THANH BỔ SUNG CHO HỆ THỐNG QUAN TRẮC CẦU MỸ THUẬN Lương Minh Chính Bộ mơn CTGT - Trường Đại học Thủy lợi, email: chinhlm@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Cầu dây văng Mỹ Thuận có nhịp với kích thước 150+350+150 m hai trụ BTCT Cầu Mỹ Thuận thiết kế theo tiêu chuẩn AUSROAD-92 Úc có so sánh kiểm tốn với tải trọng H30-XB80 theo tiêu chuẩn 22 TCN 18-79 Việt Nam Hình Cầu Mỹ Thuận thác tác động lên cơng trình cầu suốt q trình khai thác cầu Các thiết bị quan trắc đo đạc yêu cầu phải ổn định lâu dài, hoạt động hiệu thời gian dài [1, 2] Có nhóm mục tiêu hệ thống quan trắc cho cầu Mỹ Thuận là: Bảo dưỡng tu cầu - thu thập số liệu nhằm đánh giá biến dạng chuyển vị ứng suất cơng trình để xây dựng kế hoạch tu bảo dưỡng cách hiệu kinh tế Khai thác cơng trình cách an tồn - sử dụng hệ thống camera giao thông nhằm quản lý điều hành giao thơng an tồn hiệu cầu Vào thời điểm triển khai lắp đặt hệ thống quan trắc cầu Mỹ Thuận đưa vào khai thác 15 năm Trạng thái cầu đánh giá tốt, cơng tác kiểm tra cơng trình thực định kỳ đầy đủ năm lần Vấn đề lớn cầu Mỹ Thuận vật liệu bê tơng xây dựng cơng trình xuất nhiều vết nứt cầu, đặc biệt vị trí neo cáp dây văng, vị trí liên kết dầm ngang mặt cầu, liên kết dầm chủ mặt cầu (hình 2) [5] Hình Các vết nứt xuất nhiều cầu (đánh dấu vết phấn): a) ụ neo cáp HỆ THỐNG QUAN TRẮC CẦU MỸ dây văng; b) liên kết dầm ngang THUẬN mặt cầu c) vị trí trụ tháp gần ngang, d) mặt cầu 2.1 Yêu cầu chung Hệ thống quan trắc cầu Mỹ Thuận có Trên sở tiêu chí đặt TCĐB nhiệm vụ quan trắc ảnh hưởng yếu VN có phương án hệ thống quan tố khí hậu thời tiết tổ hợp tải trọng khai trắc cho cầu Mỹ Thuận phương án 118 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 (PA2) TCĐB Việt Nam lựa chọn Trong 15 năm khai thác, chưa có hệ chủ yếu sở tổng mức đầu tư Vị trí lắp thống quan trắc lắp đặt cho cầu, đặt thiết bị quan trắc trình bày trạng thái “0” cầu khơng có Việc hình hình [6] xác định ngược lại trạng thái ban đầu 2.2 Những hạn chế thiết kế hệ cầu khó khăn, đặc biệt trường hợp xác định vị trí lắp đặt thống quan trắc cầu Mỹ Thuận cảm biến quan trắc, nên xem xét dựng mô Những hạn chế hệ thống quan hình FEM cho cầu để kết hợp với hệ thống trắc thiết kế cho cầu Mỹ Thuận bao gồm: quan trắc phân tích xác ứng xử Sự đối xứng cầu áp dụng triệt để cơng trình hệ thống quan trắc chủ yếu thiết kế lắp đặt nửa cầu, nhằm giảm thiểu ĐỀ XUẤT BỔ S UNG CHO HỆ THỐNG tối đa chi phí xây lắp thiết bị Điều QUAN TRẮC CẦU MỸ THUẬN dẫn đến việc số liệu quan trắc khơng thể Với kích thước lớn, với trạng thái xác ứng xử cầu, đặc biệt tác động không đối xứng hoạt tải thực tế cầu (số lượng nhiều vết nứt) Hệ thống quan trắc thiết kế cho cầu Mỹ Thuận gặp phải trở ngại sau [3]: - Khó khăn việc xác định vị trí hư hại (nứt) mức độ hư hại kết cấu - Khó khăn việc xác định tải trọng thực tế tác động lên cầu, ví dụ như: lúc vài xe tải với tải trọng lớn tốc độ cao qua cầu vượt xa giá trị cho phép, điều gây tải lên cấu kiện - Khó khăn việc xác định tương tác hư hại khác nhau, việc xác định xác hư hại khơng gian thơng Hình Vị trí lắp đặt thiết bị tin tải trọng cần thiết quan trắc cầu - Khó khăn việc xác định mức độ hư hại phát ảnh hưởng đến khả chịu tải toàn kết cấu Trong nhiều trường hợp, vết nứt nghiêm trọng tàn dư biến dạng ban đầu dẫn đến phân bố lại ứng suất dẫn đến lan truyền hư hại sang khu vực khác Hình Vị trí cảm biển ứng suất Một hệ thống quan trắc dựa sở mặt cắt nganh điển hình phương pháp sóng âm (Acoustic Kết cấu cầu bê tông cốt thép dự ứng Emission) cách đo đạc quan trắc âm lực, trình 15 năm khai thác tạo hư hại tác xuất nhiều vết nứt (đặc biệt có vị động tải trọng khai thác đáp trí xuất nhũ chảy), điều dẫn ứng khó khăn nêu Việc xác đến nhiều ảnh hưởng bất lợi lâu dài lên cơng định q trình phát triển hư hại qua trình, nên xét đến việc bổ sung giải mở rộng vết nứt (hư hại) cho phép đánh pháp quan trắc phát triển vết nứt nguy giá ảnh hưởng chúng an toàn kết cấu dự báo tuổi thọ cơng trình [4] hiểm tương lai 119 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Để quan trắc tồn cầu Mỹ Thuận có hợp phần hệ thống quan trắc cần xem xét bổ sung: Hợp phần - sử dụng cảm biến gia tốc nhằm xác định đặc trưng động học kết cấu nhịp ảnh hưởng gió, mưa, hoạt tải Các thơng tần số rung, amplitude có nhiều ý nghĩa quan trọng việc phân tích xác định hư hại kết cấu (hình 6) Hình Vị trí lắp đặt cảm biến gia tốc để quan trắc đặc điểm động học cầu Mỹ Thuận KẾT LUẬN Dựa sở nghiên cứu chi tiết “Báo cáo kinh tế kỹ thuật hệ thống quan trắc cầu Mỹ Thuận” thiết kế ITST [5] tác giả hạn chế tồn hệ thống quan trắc SHMS (Structural Health Monitoring System) thiết kế cho cầu Mỹ Thuận Đồng thời với kinh nghiệm kết cấu bê tông cốt thép cơng trình cầu lớn vài đề xuất vài sửa đổi bổ sung cho hệ thống quan trắc tác giả đưa Hệ thống quan trắc với đề xuất cho phép quan trắc cầu cách tổng thể toàn diện hơn, đồng thời việc áp dụng phương pháp sóng âm AE cho phép quan trắc xác định xác vị trí hư hại (nứt) kết cấu, giám sát phát triển hư hại phân tích nguyên nhân dẫn đến hư hại nói Số liệu thu thập cho phép đánh giá trạng thái kết cấu cầu mức độ rủi ro hư hại, để có kế hoạch tu sửa chữa hợp lý hiệu Hợp phần - Lắp đặt cảm biến sóng TÀI LIỆU THAM KHẢO âm AE để quan trắc tín hiệu âm [1] L M Chinh, 2014 BRIMOS – SHM nhịp trụ tháp tạo system for cable-stayed Can Tho Bridge, gió, mưa hoạt tải nhằm phân tích đánh Inżynieria I Budownictwo – ISSN 0021giá trạng thái kết cấu cầu 0315 Poland No 7/2014:.397-400 Hình Vị trí lắp đặt cảm biến âm AE để quan trắc hư hại cầu Mỹ Thuận Nhiệm vụ hợp phần quan trắc ngắn dài hạn tín hiệu âm tạo hư hại (nứt) kết cấu (hình 7) Giải pháp tối ưu hợp phần sử dụng từ đến 16 điểm quan trắc [2] L M Chinh, 2014 Long term structural health monitoring system for cable stayed bridge in Vietnam Tạp chí Khoa học kỹ thuật thủy lợi Môi trường - ISSN: 1859-3941 No 44 (3/2014) [3] L M Chinh, G Swit, 2015 Application of the acoustic emission method of identification and location of destructive processes to the monitoring of the technical state of pre-stressed concrete bridges Hội nghị khoa học Công nghệ Giao thông vận tải lần thứ III, năm 2015 [4] G Świt, 2009 Diagnostic of Presterssed Concrete Structures by Means of Acoustic Emission,” 8th ICRM’S 2009, Proceeding of IEEE, Chengdu, China, pp 958-962, 2009 [5] N A.Khoa, 2015 Báo cáo kinh tế, kỹ thuật hệ thống quan trắc cầu Mỹ Thuận Viện Công nghệ Giao thông Vận Tải ITST 120 ... cầu lớn vài đề xuất vài sửa đổi bổ sung cho hệ thống quan trắc tác giả đưa Hệ thống quan trắc với đề xuất cho phép quan trắc cầu cách tổng thể toàn diện hơn, đồng thời việc áp dụng phương pháp. .. thống trắc thiết kế cho cầu Mỹ Thuận bao gồm: quan trắc phân tích xác ứng xử Sự đối xứng cầu áp dụng triệt để cơng trình hệ thống quan trắc chủ yếu thiết kế lắp đặt nửa cầu, nhằm giảm thiểu ĐỀ... hệ cầu khó khăn, đặc biệt trường hợp xác định vị trí lắp đặt thống quan trắc cầu Mỹ Thuận cảm biến quan trắc, nên xem xét dựng mô Những hạn chế hệ thống quan hình FEM cho cầu để kết hợp với hệ