Xác định lực căng của kết cấu dây cáp sử dụng đáp ứng dao động và trở kháng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN MINH HUY XÁC ĐỊNH LỰC CĂNG CỦA KẾT CẤU DÂY CÁP SỬ DỤNG ĐÁP ỨNG DAO ĐỘNG VÀ TRỞ KHÁNG Chuyên ngành : Mã số: Kỹ thuật Xây dựng 8580201 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2023 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : PGS TS Hồ Đức Duy Chữ ký: TS Đặng Ngọc Lợi Chữ ký: Cán chấm nhận xét : TS Trần Tuấn Nam Cán chấm nhận xét : TS Nguyễn Hồng Ân Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM, ngày 12 tháng 01 năm 2023 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch: PGS TS Nguyễn Trọng PHước Thư ký: PGS TS Châu Đinh Thành Phản biện 1: TS Trần Tuấn Nam Phản biện 2: TS Nguyễn Hồng Ân Ủy viên: PGS TS Ngô Hữu Cường CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN MINH HUY MSHV: 2270047 Ngày, tháng, năm sinh: 10/08/1998 Nơi sinh: TP Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Mã số: 8580201 TÊN ĐỀ TÀI I Xác định lực căng kết cấu dây cáp sử dụng đáp ứng dao động trở kháng (Determination of tension force in cable structure using vibration and impedance responses) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Nghiên cứu tổng quan phương pháp xác định lực căng kết cấu dây cáp dựa tần số dao động tự nhiên đáp ứng trở kháng cơ-điện Mô kết cấu dây cáp mơ hình phần tử hữu hạn để xác định thông số dao động tương ứng với cấp lực Kết tính tốn từ cơng thức kiểm chứng so với kết thực nghiệm từ nghiên cứu trước Mô vùng neo cáp mơ hình phần tử hữu hạn để xác định tín hiệu đáp ứng trở kháng tương ứng với cấp lực Kết mơ tính tốn kiểm chứng với nghiên cứu trước Áp dụng PTHH để mô kết cấu dây cáp vùng neo cáp nhằm xác định tín hiệu dao động đáp ứng trở kháng những trường hợp hao tổn giả định Phân tích đánh giá sự ảnh hưởng nhiệt độ đến kết quan trắc lực căng sự thay đổi lực căng dây cáp theo phương pháp dao động trở kháng Kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ 27/02/2022 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ 27/12/2022 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS Hồ Đức Duy TS Đặng Ngọc Lợi TP.HCM, ngày … tháng … năm ……… CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS TS Hồ Đức Duy CHỦ NHIỆM BỘ MÔN TS Đặng Ngọc Lợi TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG iii LỜI CẢM ƠN Trải qua thời gian dài học tập mái Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP HCM, đã quý Thầy Cô hướng dẫn truyền đạt nhiều kiến thức chuyên môn lẫn kinh nghiệm, vô biết ơn ghi nhớ những công lao quý báu Tôi xin chân thành cảm ơn giảng viên hướng dẫn PGS TS Hồ Đức Duy TS Đặng Ngọc Lợi, hai thầy đã tận tình hướng dẫn, động viên, đưa những lời khun giúp đỡ tơi hồn thành ḷn văn tốt nghiệp luận văn thạc sĩ Tôi thật sự cảm kích sự bảo tận tâm nhiệt huyết thầy động lực để nỗ lực trình nghiên cứu thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thành viên BK.SHM.Lab, những người đã giúp đỡ từ làm quen trình nghiên cứu hồn thiện Ḷn văn Tơi hiểu rõ thực tốt phần nghiên cứu nhờ vào những chia sẻ kỹ thuật chuyên môn thành viên Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia Tp HCM, thầy cô đã truyền đạt những kiến thức phương pháp học tập Đó những kiến thức thiếu đường nghiên cứu khoa học công việc sau Sau cùng, tơi muốn tỏ lịng biết ơn đến gia đình, người thân bạn Đinh Duy Vũ đã ln động viên tinh thần, tạo điều kiện giúp đỡ nhiều suốt thời gian học tập thực luận văn TP.HCM, ngày 12 tháng 01 năm 2023 NGUYỄN MINH HUY iv TÓM TẮT Ngày nay, kết cấu dây cáp sử dụng rộng rãi xây dựng cơng trình Trong kết cấu dây cáp, lực căng cáp những yếu tố thể sức khỏe kết cấu vùng neo cáp đóng vai trò quan trọng truyền ứng suất trước vào kết cấu Trong q trình thi cơng vận hành, lực căng cáp bị mát tức thời thời điểm căng cáp mát lực theo thời gian dài trình vận hành Khi lực căng cáp hao tổn ngưỡng an tồn, dẫn đến sự phá hủy phận hay toàn kết cấu Trong nghiên cứu, phương pháp theo dõi sức khỏe kết cấu dựa kỹ thuật dao động trở kháng áp dụng để xác định lực căng đánh giá mức độ hao tổn lực căng cáp Sơ đồ kết hợp hai phương pháp đề xuất để đánh giá sự thay đổi lực căng cáp Tiếp theo, ảnh hưởng nhiệt độ đến ứng xử kết cấu thơng qua tín hiệu dao động trở kháng mô Phương pháp loại bỏ ảnh hưởng nhiệt độ đến kết quan trắc phân tích đánh giá Để đạt mục tiêu, bước sau thực hiện: Nghiên cứu tổng quan phương pháp quan trắc sức khỏe kết cấu dây cáp Nghiên cứu sở lý thuyết phương pháp xác định lực căng kết cấu dây cáp dựa tần số dao động tự nhiên đáp ứng trở kháng cơ-điện Mô kết cấu dây cáp mơ hình phần tử hữu hạn để xác định thông số dao động tương ứng với cấp lực Từ công thức lý thuyết, lực căng dây cáp xác định dựa vào tần số dao động Kết tính tốn kiểm chứng so với kết thực nghiệm từ nghiên cứu trước Mô vùng neo cáp mô hình phần tử hữu hạn để xác định tín hiệu đáp ứng trở kháng tương ứng với cấp lực Kết mơ tính tốn kiểm chứng với nghiên cứu trước Áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn để mô kết cấu dây cáp vùng neo cáp nhằm xác định tín hiệu dao động đáp ứng trở kháng những trường hợp hao tổn giả định Từ những tín hiệu này, sự thay đổi lực căng cáp xác định dựa vào sơ đồ kết hợp hai phương pháp dao động trở kháng Kết tính tốn từ sơ đồ kết hợp đánh giá so sánh Phân tích đánh giá sự ảnh hưởng nhiệt độ đến kết quan trắc lực căng sự thay đổi lực căng dây cáp theo phương pháp dao động trở kháng Kết luận kiến nghị v ABSTRACT Nowadays, cable structures have been widely used in civil engineering For cable structures, the tension force is one of the main factors showing the health of the structure, and the cable anchorage system also plays an important role in transmitting the tension force to the main structure During the construction and operation process, the tension force can be lost, including instantaneous losses at the stressed cable stage or time-dependent tension losses When the loss of tension force is below the safety threshold, it can lead to partial or complete failure of the structure In this study, a hybrid structural health monitoring technique based on vibration and impedance features is applied to determine the cable tension force and evaluate losses of tension force A scheme combining the above two methods is proposed to accurately detect changes in cable tension force Next, the effects of temperature variations on vibration-impedance responses are analyzed Methods for temperature compensations are applied to eliminate false detection on monitoring results To achieve the objective, the following steps are applied: Structural health monitoring methods for cable structures are outlined The theoretical basis of vibration-based tension force monitoring and electromechanical impedance-based prestress loss monitoring is briefly described A cable structure is simulated using finite element analysis to determine the vibration parameters corresponding to simulated force levels From the theoretical formula, the tension force is determined using modal frequencies The obtained result is verified using previous experimental results A cable anchorage is simulated using finite element analysis to determine impedance response signals corresponding to the simulated force levels The achieved result is verified using previous publications Finite element analysis is applied to simulate the cable structure and cable anchorage to determine vibration and impedance features under a series of assumed loss cases From obtained signals, the change of tension force is determined based on a hybrid scheme of vibration and impedance features The calculated results from the proposed scheme are evaluated and compared The effects of temperature changes on the monitoring results of cable force using vibration features and force variations impedance features are also analyzed Concluding remarks and suggestions for further works are also drawn vi LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, ngoại trừ số liệu, kết tham khảo từ cơng trình nghiên cứu đã cơng bố ghi rõ luận văn, công việc cá nhân thực sự hướng dẫn PGS TS Hồ Đức Duy TS Đặng Ngọc Lợi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm cơng việc thực TP Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 02 năm 2023 NGUYỄN MINH HUY vii MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nội dung nghiên cứu .3 1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.2 Nội dung nghiên cứu .3 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Tính cần thiết ý nghĩ thực tiễn nghiên cứu 1.5 Cấu trúc luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp nghiên cứu dao động cho cáp .7 2.1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 2.1.2 Tình hình nghiên cứu nước 2.2 Phương pháp nghiên cứu trở kháng cho vùng neo cáp 2.2.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 2.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 11 2.3 Tổng kết 13 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 3.1 Phương pháp dao động 14 3.1.1 Phương trình 14 3.1.2 Công thức gần cho dây cáp với độ chùng lớn 19 3.1.3 Cơng thức thực hành tính tốn lực căng dây cáp 22 viii 3.2 Phương pháp trở kháng 23 3.2.1 Phương pháp trở kháng 23 3.2.2 Chỉ số đánh giá hao tổn 25 3.2.3 Mạng nơ-ron nhân tạo 26 3.2.4 Lưu đồ xác định lực căng dây cáp dựa vào tín hiệu đáp ứng trở kháng kết hợp mạng nơ-ron nhân tạo 30 3.3 Phương pháp kết hợp dao động – trở kháng 31 3.3.1 So sánh ưu nhược điểm phương pháp 31 3.3.2 Sơ đồ kết hợp trở kháng – dao động .32 CHƯƠNG CÁC BÀI TOÁN KHẢO SÁT 34 4.1 Giới thiệu 34 4.2 Bài toán 1: Xác định lực căng kết cấu dây cáp kỹ thuật dao động35 4.3 Bài toán 2: Đánh giá khả hao tổn lực căng kết cấu dây cáp kỹ thuật trở kháng 42 4.3.1 Giới thiệu mơ hình thí nghiệm 42 4.3.2 Đánh giá khả hao tổn lực căng kết cấu dây cáp từ mơ thí nghiệm 46 4.4 Bài toán 3: Xác định sự thay đổi lực căng cáp dựa vào sơ đồ kết hợp hai phương pháp dao động trở kháng .52 4.4.1 Xác định lực căng kết cấu dây cáp phương pháp dao động 52 4.4.2 Đánh giá khả hao tổn lực căng kết cấu dây cáp phương pháp trở kháng 53 4.4.3 Xây dựng mạng ANNs để chẩn đoán mức độ hao tổn 54 4.4.4 Tổng hợp nhận xét cho phương pháp dao động trở kháng .58 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU MỞ RỘNG 61 5.1 Phương pháp dao động 61 5.1.1 Sự thay đổi lực căng kết cấu dây cáp có sự thay đổi nhiệt độ 61 ix 5.1.2 Phương pháp loại bỏ ảnh hưởng nhiệt độ .62 5.1.3 Các toán chẩn đoán sử dụng phương pháp dao động 62 5.1.4 Cải tiến công thức loại bỏ ảnh hưởng nhiệt độ .74 5.2 Phương pháp trở kháng 79 5.2.1 Sự phụ thuộc nhiệt độ vật liệu 79 5.2.2 Phương pháp bù ảnh hưởng nhiệt độ 82 5.2.3 Các toán chẩn đoán sử dụng phương pháp trở kháng .84 5.3 Tổng hợp so sánh kết chẩn đoán phương pháp dao dộng đáp ứng trở kháng 104 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 107 6.1 Kết luận 107 6.2 Kiến nghị 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 109 x CHƯƠNG NGHIÊN CỨU MỞ RỘNG Bảng 5.43 Kết chẩn đoán mạng ANNs trước EFS miền 19.1~20.1 kHz Thực Chẩn đoán (%) Trung Sai số tế bình (%) Lần Lần Lần Lần Lần (%) (%) Huấn luyện T0_23.5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Huấn luyện T1_23.5 20 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 0.00 Huấn luyện T2_23.5 40 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 0.00 Huấn luyện T3_23.5 60 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 0.00 Chẩn đoán VT4_10 70 54.64 53.45 58.72 55.67 56.11 55.72 20.40 Chẩn đoán VT4_20 70 72.25 69.34 65.82 67.51 64.83 67.95 2.93 Chẩn đoán VT4_30 70 84.62 80.28 74.51 73.81 64.71 75.59 7.98 Chẩn đoán VT4_40 70 75.82 87.1 70.07 83.46 73.6 78.01 11.44 Sai số kết chẩn đốn cấp lực có mức độ hao tổn 70% mức nhiệt độ lớn Do vậy, phương pháp bù nhiệt độ EFS cần thực để loại bỏ ảnh hưởng nhiệt độ đưa loại đáp ứng trở kháng chuẩn hóa (a) Miền tần số 15~25 kHz (b) Miền tần số 19.1~20.1 kHz Hình 5.42 Tín hiệu đỉnh trở kháng sau EFS miền tần số 15~25 kHz (a) 19.1~20.1 kHz (b) Tiến hành huấn luyện chẩn đoán trường hợp giả định lần liên tiếp tính giá trị kết trung bình để so sánh với mức độ hao tổn thực tế cho trường hợp Bảng 5.44: Bảng 5.44 Kết chẩn đoán mạng ANNs sau EFS miền 19.1~20.1 kHz Thực Chẩn đoán (%) Trung Sai tế bình số Lần Lần Lần Lần Lần (%) (%) (%) Huấn luyện T0_23.5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Huấn luyện T1_23.5 20 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 0.00 99 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU MỞ RỘNG Huấn luyện Huấn luyện Chẩn đoán Chẩn đoán Chẩn đoán Chẩn đoán T2_23.5 T3_23.5 VT4_10 VT4_20 VT4_30 VT4_40 40 60 70 70 70 70 40.00 60.00 65.24 65.43 64.99 74.00 40.00 60.00 66.74 64.71 64.08 62.64 40.00 60.00 68.00 67.47 66.56 64.38 40.00 60.00 66.86 68.04 67.26 65.42 40.00 60.00 67.49 66.35 65.56 64.39 40.00 60.00 66.87 66.40 65.69 66.17 0.00 0.00 4.48 5.14 6.16 5.48 Bảng 5.45 tổng hợp so sánh sai số kết chẩn đoán trước sau thực EFS Bảng 5.45 Tổng hợp sai số kết chẩn đoán Cấp lực Trước EFS (%) Sau EFS (%) VT4_10 20.40 4.48 VT4_20 2.93 5.14 VT4_30 7.98 6.16 VT4_40 11.44 5.48 Qua Bảng 5.45, thấy rằng, phương pháp bù nhiệt độ đã hạn chế những sai số tác động nhiệt độ trình thực phương pháp đo trở kháng Hình 5.43 thể mức độ số MAPD đường đáp ứng trở kháng trước sau EFS Sau thực phương pháp bù nhiệt độ EFS, số MAPD đã giảm xuống đáng kể, nhiều 91.16% (Bảng 5.46) tương ứng với trường hợp VT4_40°C Hình 5.44 cho thấy sau bù nhiệt độ, tần số vị trí có đỉnh trở kháng đã dịch chuyển mức nhiệt độ sở, sự biến thiên nhiệt độ lớn khoảng dịch chuyển lớn theo, lớn 0.26 kHz (19.46 → 19.72 kHz) tương ứng trường hợp VT4_40°C Hình 5.43 Biểu đồ số MAPD mức nhiệt độ trước sau EFS 100 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU MỞ RỘNG Hình 5.44 Biểu đồ đỉnh trở kháng mức nhiệt độ trước sau EFS Bảng 5.46 tổng hợp trình bày chi tiết sự thay đổi trước sau thực EFS Cấp lực VT4 VT4 VT4 VT4 Bảng 5.46 Tổng hợp kết chẩn đoán trước sau EFS Trước EFS [1] Sau EFS [2] Độ lệch giữa [1] [2] Nhiệt Đỉnh trở Đỉnh trở Đỉnh trở Chỉ số độ Chỉ số Chỉ số kháng kháng kháng MAPD (°C) MAPD MAPD (kHz) (kHz) (kHz) (%) 10 19.62 0.193 19.73 0.083 -0.11 56.77 20 19.57 0.265 19.73 0.070 -0.16 73.75 30 19.52 0.345 19.73 0.036 -0.21 89.53 40 19.46 0.499 19.72 0.044 -0.26 91.16 5.2.3.6 Tổng hợp và nhận xét Tổng hợp kết chẩn đoán độ lớn lực căng kết cấu dây cáp toán giả định B, C, D E sử dụng phương pháp trở kháng trước sau thực phương pháp loại bỏ ảnh hưởng nhiệt độ (EFS), thể Bảng 5.47 Từ Bảng 5.47 Hình 5.45 ~ Hình 5.48, nhận xét sau rút ra: - Ban đầu, kết chẩn đoán cấp lực với mức nhiệt độ khác phương pháp trở kháng có độ chênh lệch lớn so với giá trị lực căng giả định Sau bù nhiệt độ phương pháp EFS, kết chẩn đốn có độ chênh lệch giảm đáng kể với sai số nhỏ 15% Điều chứng tỏ phương pháp EFS loại bỏ phần ảnh hưởng nhiệt độ q trình tính tốn lực căng kết cấu cáp - Trước thực EFS, sự biến thiên nhiệt độ lớn gây nên sai số lớn so với giá trị giả định Khi khoảng cách nhiệt độ so với nhiệt độ sở lớn trình đo đạc, kết chẩn đoán cho sai số lớn theo 101 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU MỞ RỘNG - Sau thực EFS, kết chẩn đoán lực căng có độ chênh lệch tăng dần có mức độ hao tổn tăng dần từ 15% đến 75% Sự ảnh hưởng nhiệt độ đã bị loại bỏ nên độ chênh lệch kết chẩn đoán mức nhiệt độ tương đối xấp xỉ Bảng 5.47 Tổng hợp so sánh kết chẩn đoán trước sau thực EFS Trước EFS Sau EFS Mức độ Giả định Nhiệt độ Chẩn đoán Độ Chẩn đoán Độ tổn hao (kN) (kN) chênh lệch (kN) chênh lệch 10°C 41.69 55.38 42.78 32.83% 2.61% 20°C 41.69 47.52 40.61 13.98% 2.58% 15% 30°C 41.69 31.52 40.47 24.38% 2.94% 40°C 41.69 21.43 40.01 48.59% 4.03% 10°C 31.88 48.50 30.57 52.14% 4.12% 20°C 31.88 34.15 31.05 07.12% 2.61% 35% 30°C 31.88 26.01 32.21 18.42% 1.02% 40°C 31.88 19.23 32.67 39.69% 2.48% 10°C 22.07 34.22 24.25 55.06% 9.88% 20°C 22.07 25.04 23.15 13.46% 4.88% 55% 30°C 22.07 17.74 20.39 19.61% 7.63% 40°C 22.07 17.29 19.79 21.66% 10.35% 10°C 14.72 21.72 16.25 47.55% 10.40% 20°C 14.72 15.72 16.48 06.80% 11.96% 70% 30°C 14.72 11.97 16.83 18.66% 14.33% 40°C 14.72 10.79 16.59 26.72% 12.73% Hình 5.45 Biểu đồ so sánh kết chẩn đoán trước sau EFS với cấp lực VT1 102 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU MỞ RỘNG Hình 5.46 Biểu đồ so sánh kết chẩn đoán trước sau EFS với cấp lực VT2 Hình 5.47 Biểu đồ so sánh kết chẩn đoán trước sau EFS với cấp lực VT3 Hình 5.48 Biểu đồ so sánh kết chẩn đoán trước sau EFS với cấp lực VT4 103 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU MỞ RỘNG 5.3 Tổng hợp và so sánh kết chẩn đốn phương pháp dao dợng và đáp ứng trở kháng Từ Bảng 5.48 Hình 5.49 ~ Hình 5.52, nhận xét sau rút ra: - Cả hai phương pháp dao động trở kháng xác định lực căng mức độ hao tổn kết cấu dây cáp với độ chênh lệch nhỏ 15% so với giá trị lực căng giả định sau đã loại bỏ ảnh hưởng nhiệt độ tác động đến đặc trưng vật liệu kết cấu dây cáp vùng neo cáp - Mức độ hao tổn kết cấu dây cáp cao, độ chênh lệch kết chẩn đoán phương pháp có sai số lớn Tổng kết, lực căng kết cấu dây cáp sau loại bỏ ảnh hưởng nhiệt độ kết luận xác nhận so với giá trị lực căng giả định kết tính tốn phương pháp sơ đồ kết hợp dao động – trở kháng có độ chênh lệch nhỏ 15% Kết tính tốn cho thấy ảnh hưởng nhiệt độ đến kết chẩn đốn dựa vào tín hiệu dao động loại bỏ (với sai số nhỏ 10%) Trong đó, giảm thiểu ảnh hưởng nhiệt độ đến kết chẩn đốn dựa vào tín hiệu đáp ứng trở kháng chưa tốt (với sai số nhỏ 15%) Bảng 5.48 Tổng hợp kết chẩn đoán phương pháp dao động trở kháng PP Dao động PP Trở kháng Mức độ Giả định Nhiệt độ Chẩn đoán Độ Chẩn đoán Độ tổn hao (kN) (kN) chênh lệch (kN) chênh lệch 10°C 41.69 41.66 42.78 0.07% 2.61% 20°C 41.69 41.61 40.61 0.20% 2.58% 15% 30°C 41.69 41.64 40.47 0.12% 2.94% 40°C 41.69 41.72 40.01 0.07% 4.03% 10°C 31.88 32.14 30.57 0.80% 4.12% 20°C 31.88 31.98 31.05 0.32% 2.61% 35% 30°C 31.88 32.08 32.21 0.64% 1.02% 40°C 31.88 32.29 32.67 1.29% 2.48% 10°C 22.07 22.72 24.25 2.96% 9.88% 20°C 22.07 22.32 23.15 1.14% 4.88% 55% 30°C 22.07 22.53 20.39 2.08% 7.63% 40°C 22.07 22.94 19.79 3.93% 10.35% 10°C 14.72 16.08 16.25 9.21% 10.40% 20°C 14.72 15.04 16.48 2.18% 11.96% 70% 30°C 14.72 15.39 16.83 4.58% 14.33% 40°C 14.72 16.04 16.59 8.96% 12.73% 104 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU MỞ RỘNG Hình 5.49 Biểu đồ so sánh kết chẩn đốn phương pháp với cấp lực VT1 Hình 5.50 Biểu đồ so sánh kết chẩn đoán phương pháp với cấp lực VT2 Hình 5.51 Biểu đồ so sánh kết chẩn đoán phương pháp với cấp lực VT3 105 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU MỞ RỘNG Hình 5.52 Biểu đồ so sánh kết chẩn đoán phương pháp với cấp lực VT4 106 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Từ những kết trình bày tốn khảo sát toán mở rộng, kết luận sau rút ra: 1) Các tín hiệu dao động trở kháng xuất mơ hình PTHH (bài toán kết cấu dây cáp toán vùng neo cáp) sử dụng cho chẩn đốn đánh giá lực căng cáp Kết tính tốn đã kiểm chứng so với kết từ những nghiên cứu trước nhằm làm tăng độ tin cậy kết nghiên cứu 2) Xác định lực căng cáp dựa vào phương pháp dao động toán kết cấu dây cáp cho kết tính tốn xác với sai số nhỏ 3% so với giá trị thực nghiệm từ nghiên cứu trước 3) Phương pháp trở kháng kết hợp với mạng nơ-ron ANN áp dụng thành cơng để chẩn đốn lực căng cáp tốn vùng neo cáp Tín hiệu đáp ứng trở kháng đưa vào mơ hình ANN để xác định lực căng cáp với sai số nhỏ 10% 4) Lực căng kết cấu dây cáp trường hợp giả định kết luận xác nhận so với độ lớn lực căng giả định kết tính tốn phương pháp sơ đồ kết hợp dao động – trở kháng có độ chênh lệch thấp với sai số nhỏ 10% 5) Việc sử dụng đồng thời hai kỹ thuật gồm phương pháp dao động phương pháp trở kháng, để xác định lực căng cho kết cấu dây cáp đã nâng cao độ tin cậy cho kết chẩn đoán 6) Các phương pháp loại bỏ ảnh hưởng nhiệt độ đến kết chẩn đoán lực căng cáp nghiên cứu cho hai phương pháp dao động trở kháng Kết tính tốn cho thấy ảnh hưởng nhiệt độ đến kết chẩn đốn dựa vào tín hiệu dao động loại bỏ (với sai số nhỏ 10%) Trong đó, giảm thiểu ảnh hưởng nhiệt độ đến kết chẩn đốn dựa vào tín hiệu đáp ứng trở kháng chưa tốt (với sai số nhỏ 15%) Ngồi ra, cơng thức cải tiến (5.3) với hệ số  đã thể sự cải thiện đáng kể cho phương pháp bù nhiệt độ phương pháp dao động Sự cải tiến đã góp phần khắc phục những hạn chế công thức nghiên cứu Zhou cộng sự (2011) [38] thực chẩn đoán lực căng kết cấu dây cáp sự tác động nhiệt độ Đây điểm đáng ý nội dung nghiên cứu 107 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.2 Kiến nghị Sơ đồ kết hợp dao động – trở kháng đã chứng tỏ độ tin cậy cao phân tích xác định lực căng cáp kết cấu cáp phương pháp loại bỏ ảnh hưởng nhiệt độ áp dụng cho kết chẩn đoán lực căng hiệu Trong tương lai, những hướng vấn đề sau cần tiếp tục nghiên cứu: 1) Phương pháp loại bỏ ảnh hưởng nhiệt độ đến kết chẩn đốn kết cấu thơng qua tín hiệu đáp ứng trở kháng cần tiếp tục nghiên cứu Các mô hình học sâu mạng hàm sở bán kính (Radial Basic Function Network – RBFN) cần áp dụng nghiên cứu 2) Phương pháp kết hợp tín hiệu dao động trở kháng để chẩn đốn đa hư hỏng kết cấu BTCT dự ứng lực Trong đó, phương pháp dao động áp dụng để cảnh báo sớm sự xuất hư hỏng phương pháp trở kháng dùng để xác định mức độ hư hỏng 3) Nghiên cứu sự tương tác ảnh hưởng nhiều dây cáp bị hư hỏng đồng thời đến tín hiệu dao động trở kháng cơ-điện 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] H M Irvine and T K Caughey “The linear theory of free vibrations of a suspended cable,” in Proceedings of the Royal Society London, Series A, no 341, 1974, pp 299– 315 [2] T Shinke, K Hironaka, H Zui and H Nishimura, “Practical formulas for estimation of cable tension by vibration method,” in Proc JSCE, no 294, 1980, pp 25-34 [3] T Shimada, “Estimating method of cable tension from natural frequency of high mode,” in Proc JSCE, vol 50, no 19, 1994, pp 163–171 [4] H Zui, T Shinke and Y Namita, “Practical formulas for estimation of cable tension by vibration method,” Journal of Structural Engineering, vol 122, no 6, 1996, pp 651-656 [5] S Bhalla and C Soh, “Structural impedance based damage diagnosis by piezo-transducers,” in Earthquake Engineering Structure Dynamic, no 32, 2003, pp 1897-1916 [6] W X Ren, G Chen and W H Hu, “Empirical formulas to determine cable tension using fundamental frequency,” International Journal of Structural Engineering and Mechanics, vol 20, no 3, 2005, pp 363-380 [7] H F Zhou, Y Q Ni and J M Ko, “Eliminating temperature effect in vibration-based structural damage detection,” Journal of Engineering Mechanics, vol 137, no 12, 2011, p.785-796 [8] C P Yu, K T Hsu and C C Cheng, “Dynamic monitoring of stay cables by enhanced cable equations,” in Proc of SPIE, vol 9063, 2014 [9] N Hoang and T N Nguyen, “Estimation of cable tension using measured natural frequencies,” in Procedia Engineering, vol 14, 2011, pp 15101517 [10] T T Nguyen, “Xác định lực căng dây cáp dựa vào tần số dao động phương pháp phân tích độ nhạy,” Luận văn thạc sĩ, Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP HCM, 2013 [11] B C Tran, “Công thức xác định lực căng dây cáp cầu dây văng xét ảnh hưởng đồng thời độ chùng độ cứng chống uốn,” Luận văn thạc sĩ, Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP HCM, 2014 109 [12] M T A Nguyen, “Chẩn đốn hư hỏng dầm bê tơng cốt thép ứng suất trước căng sau sử dụng mô hình hỗn hợp dao động trở kháng,” Luận văn thạc sĩ, Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP HCM, 2016 [13] C Liang, F P Sun and C A Rogers, “Coupled electro-mechanical analysis of adaptive material systems-determination of the actuator power consumption and system energy transfer,” Journal of Intelligent Material Systems and Structures, vol 5, no 1, 1994, pp 12-20 [14] X M Wang, C Ehlers and M Neitzel, “An analytical investigation of static models of piezoelectric patches attached to beams and plates,” in Smart Materials and Structures, vol 6, 1997, pp 204-213 [15] A N Zagrai and V Giurgiutiu, “Electro-mechanical impedance method for crack detection in thin plates,” Journal of Intelligent Material Systems and Structures, vol 12, no 19, 2001, pp 709-718 [16] C W Ong, Y Lu, C K Soh, “The Influence of Adhesive Bond on the Electro-Mechanical Admittance Response of a PZT Patch Coupled Smart Structure,” presented at The 2nd International Conference on Structural Stability and Dynamics, December 16-18, Singapore, 2002 [17] S Ritdumrongkul, M Abe, Y Fujino, and M Miyashita, “Quantitative health monitoring of bolted joints using a piezoceramic actuator – sensor,” in Smart Materials and Structures, vol 13, no 1, 2014 [18] K D Nguyen and J T Kim, “Numerical Simulation of ElectroMechanical Impedance Response in Cable-Anchor Connection Interface,” Journal of the Korean Society for Xon Jesirutive Testing, vol 30, no 1, 2011, pp 11-23 [19] D D Ho, K D Nguyen, P D Lee and D S Hong, “Wireless structural health monitoring of cable-stayed bridge using Imote2-platformed smart sensors,” in Sensors and Smart Structures Technologies for Civil, Mechanical, and Aerospace Systems, vol 8345, 2012 [20] T C Huynh and J T Kim, “Impedance-base cable force monitoring in tendon-anchorage using portable PZT-interface technique,” in Mathmatical Problems in Engineering, vol 2014, 2014 [21] T C Huynh, D D Ho, N L Dang and J T Kim, “Sensitivity of piezoelctric-base smart interfaces to structural damage in bolted connections,” in Sensors, vol 19, no 17, 2019, pp 3670 110 [22] S R N Fernandes, K M Tsuruta, D S Rabelo and R M Finzi Neto, “ Impedance-based structural health monitoring applied to steel fiberreinforced concrete structures,” in J Brazil Society Mechanical Science, no 42, 2020, pp 383 [23] B M Gianesini, N E Cortez and R A Antunes, “Method for removing temperature effect in impedance-based structural health monitoring systems using polynomial regression,” in Structural Health Monitoring, vol 20, issue 1, 2021, pp 202-208 [24] S D Silva, M O Yano and C G Gonsalez-Bueno, “Transfer Component Analysis for Compensation of Temperature Effects on the ImpedanceBased Structural Health Monitoring,” in J Nondestructive Evaluation, no 40, 2021, pp 64 [25] J V Lopes, G Park, H H Cudney and D J Inman, “Impedance-based structural health monitoring with artificial neural networks,” Journal of Intelligent Material Systems and Structures, vol 11, no 3, 2000, pp 206214 [26] J Min, S Park and C B Yun, “Impedance-based structural health monitoring using neutral networks for autonomous frequency range selection,” in Smart Materials and Structures, vol 19, no 12, 2010, pp 125011 [27] J Min, S Park, C B Yun, C G Lee and C Lee, “Impedance-based structural health monitoring incorporating neutral network technique for identication of damage type and severitry,” in Engineering Structures, vol 39, 2012, pp 210-220 [28] T K Oh, J Kim, C Lee and S Park, “Nondestructive concrete strength estimation based on electro-mechanical impedance with artificial neutral network,” Journal of Advanced Concrete Technology, vol 15, no 3, 2017, pp 94-102 [29] T T Nguyen, T T V Phan, D D Ho, A M S Pradhan and T C Huynh, “Deep learning-based autonomous damage-sensitive feature extraction for impedance-based prestress monitoring,” in Engineering Structures, vol 259, 2022 [30] T C Nguyen, “Mơ hình hóa tốn học tốn liên hợp - điện áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn kết hợp thực nghiệm cho vật liệu áp 111 điện,” Luận án tiến sĩ, Trường đại học Khoa học Tự nhiên Thành Phố Hồ Chí Minh, 2011 [31] T D Ho, “Mơ hình phần tử hữu hạn sử dụng trở kháng để theo dõi chẩn đoán hư hỏng vùng neo,” Luận văn thạc sĩ, Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP HCM, 2015 [32] M Q Le, “Chẩn đoán hư hỏng kết cấu kim loại sử dụng trở kháng,” Luận văn thạc sĩ, Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP HCM, 2015 [33] H H Do, “Chẩn đoán tổn hao ứng suất cáp dầm BTCT ứng suất trước sử dụng trở kháng có xét đến độ nhạy miền tần số,” Luận văn thạc sĩ, Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP HCM, 2016 [34] M T A Nguyen, “Chẩn đoán hư hỏng dầm bê tông cốt thép ứng suất trước căng sau sử dụng mơ hình hỗn hợp dao động trở kháng,” Ḷn văn thạc sĩ, Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP HCM, 2016 [35] T H Nguyen, “Theo dõi tượng lỏng bu-lơng sử dụng tín hiệu trở kháng kết hợp với mạng nơ-ron nhân tạo có xét đến độ nhạy miền tần số,” Luận văn thạc sĩ, Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP HCM, 2017 [36] V M T Huynh, “Theo dõi lực căng kết cấu dây cáp sử dụng đáp ứng dao động trở kháng,” Luận văn thạc sĩ, Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP HCM, 2017 [37] T H T Luu, “Chẩn đoán tổn hao lực ứng suất trước vùng neo cáp sử dụng đáp ứng trở kháng cơ-điện mạng nơ-ron nhân tạo,” Luận văn thạc sĩ, Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP HCM, 2020 [38] G Park, H Sohn, C R Farrar and D J Inman, “Overview of piezoelectric impedance-based health monitoring and path forward,” in Shock and vibration digest, vol 35, no 6, 2003, pp 451-464 112 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: NGUYỄN MINH HUY Ngày, tháng, năm sinh: 10/08/1008 Nơi sinh: Thành phố Hồ Chí Minh Địa liên lạc: 654/6 Lạc Long Qn, Phường 9, Q̣n Tân Bình, TP Hồ Chí Minh Điện thoại di động: 0932 059 112 Email: minhhuynguyen1008@gmail.com QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2016-2021: Kỹ sư Xây dựng chuyên ngành Xây dưng Dân dụng – Công nghiệp Hiệu Năng lượng (chương trình Đào tạo Kỹ sư Chất lượng cao Việt – Pháp, khoá 2016), Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh 2021-2022: Thạc sĩ chun ngành Kỹ tḥt Cơng trình Xây dựng, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh