Luận văn thạc sĩ Cơ kỹ thuật: Nghiên cứu phương pháp phân loại nhịp cầu bởi tần số riêng đo

ngày 03 thang 01 nam 2012 NHIEM VU LUAN VAN THAC SI Ho va tén hoc vién: NGUYEN QUANG THANH Phai: namNgay, thang, nam sinh: 13-4-2013 Noi sinh: Dong Nai Chuyén nganh: Co hoc ky thuat MSHV

Trang 1

Đại Học Quốc Gia Tp Hỗ Chí MinhTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

&

NGUYEN QUANG THÀNH

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHAN LOẠI NHỊP CAU

BỞI TẢN SÓ RIÊNG ĐOChuyên ngành : CƠ HỌC KỸ THUAT

TP HO CHI MINH, tháng 6 năm 2013

Page 1

GVHD: GS.NGND Ngô Kiéu Nhi HVTH: Nguyễn Quang Thành

Trang 2

CONG TRÌNH DA DUOC HOÀN THÀNH TẠITRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHÍ MINHCán bộ hướng dẫn khoa học : GS TS NGÔ KIEU NHI

Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS PHÙNG MẠNH TIEN

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI DONG CHAM BAO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨTRUONG ĐẠI HOC BACH KHOA, ngày 12 tháng O1 nam 2012

Thành phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

PGS TS TRƯƠNG TÍCH THIỆN (Chủ tịch Hội đồng)GS TS NGÔ KIÊU NHI (Giáo viên hướng dẫn)

TS PHUNG MANH TIEN (Ủy viên)TS NGUYÊN TƯỜNG LONG (Ủy viên)TS VŨ CÔNG HÒA (Thư ký)

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau khi

nm BP DO t2luận van đã được sửa chữa.

Chú tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành

Page 2

Trang 3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA KHOA HỌC UNG DỰNG Độc Lập - Tu Do - Hanh Phúc

-

-0900 -Tp HCM ngày 03 thang 01 nam 2012

NHIEM VU LUAN VAN THAC SI

Ho va tén hoc vién: NGUYEN QUANG THANH Phai: namNgay, thang, nam sinh: 13-4-2013 Noi sinh: Dong Nai

Chuyén nganh: Co hoc ky thuat

MSHV: 11234680

1- TEN DE TAI:“NGHIEN CUU PHUONG PHAP PHAN LOAI NHIP

CẬU BOI TAN SO RIENG ĐO”

2- NHIEM VU LUẬN VĂN :> Nghien cứu tông quan phương pháp và cách xác định các thông số đặc trưng cơ

học của nhịp cau trong quá trình lưu thông thực tế sao cho phù hợp với tiêu chuẩnkiêm định.

> Nghiên cứu lý thuyết đao động của mô hình thanh dam v a đưa ra dé xuất sử dụng

phô công suất đại điện (PCSDD) nhăm xác định giá trị tân số riêng của nhịp cầu

trong quá trinh lưu thông thực tê.

> Xây dung và đê xuất bang phân loại nhịp câu nham đánh giá khả năng chịu lực

(Họ tên và chữ ký) QUAN LÝ CHUYEN NGANH (Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

Page 3

Trang 4

Em xin chân thành cảm ơn cô GS TS Ngô Kiều Nhi đã giành những thời gianquý báu tận tình hướng dẫn, chỉ bảo những thiếu sót, giúp em chọn phương pháp nghiêncứu dé tài, các tài liệu tham khảo cần thiết dé em có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệpcủa mình.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô phản biện đã giành thời gian quý báu đểxem và cho ý kiến, nhận xét, đánh giá về luận văn của em

Cuối cùng xin cảm ơn các bạn bè đã cho ý kiến đóng góp để luận văn này đượchoàn thiện.

Trang 5

TOM TAT LUẬN VAN THẠC SĨ

Trong nghiên cứu này, các phương pháp xử lý số liệu dao động tự do của thanhdầm trong mô hình thí nghiệm và mô hình thực được đề xuất trong dự án đo thí điểm daođộng và biến dạng của 38 cầu thuộc thành phố Hồ Chí Minh Qua việc phân tích và xử lýsố liệu thu được trong quá trình lưu thông thực tế, chúng tôi đã khai thác và đưa ra nhữngthông số sao cho phù hợp nhất với các yêu cầu kiểm định hiện nay của Nhà nước Vớiviệc xác định các thông số như: biến dạng, tần số riêng, biên độ dao động, hệ số xungkích (HSXK), hệ số giảm chan (HSGC), thông qua việc xử dung số liệu lưu thông thựctế, đã góp phan làm tăng thông tin đo dat cho các cầu nhằm giải quyết thực trạng nhiềucầu chưa đưa kiểm tra định kỳ, cũng như giảm chi phí đáng kể cho các co quan nhà nước

Với các thông số đã khảo sát, chúng tôi đã đề xuất phố công suất đại diện(PCSDD) làm cơ sở để xác định chính xác tân số riêng trong quá trình đo ngẫu nhiên.Với PCSDD này, khiến cho biện pháp cập nhật giá trỊ tần số riêng có thể thự hiện liên tụcvới kinh phí tiết kiệm là khả thi Thông qua việc giá trị tần số riêng thu được từ phd côngsuất đại diện Việc đưa ra bảng phân loại cho nhịp cầu bởi tần số riêng đo trong 38 cầuđược khảo sát, bước đầu chúng tôi đã số hóa các khái niệm trong bảng phân loại củaESCAPE để đưa ra bảng phân loại nhịp cầu Với cách phân loại này giúp các co quanquản lý tập trung vào các nhịp yếu nhất, cụ thể nhất để việc kiểm tra kỹ càng hơn Kiểmđịnh sẽ không dàn trải, kinh phí có cơ sở định lượng rõ ràng Kết quả phân loại chỉ tiếtnày đang được sở GTVT- Tp HCM xem xét ứng dụng thử nghiệm.

Page 5

Trang 6

In this research, the method of vibration signal processing of beams in experimental andreal models is proposed in the pilot project measuring vibration and the deformation of 38bridges in Ho Chi Minh city Through the analysis and processing of signal collected during realtraffic, we have exploited and give parameters to match with the present accreditationrequirements of the State With the determination of parameters such as deformation, naturalfrequency, amplitude, impact factor (HSXK), damping coefficient (HSGC) Using realvibration signal is contributed to such information for the state to address the many needs yet toperiodic inspections, as well as significant cost reduction for State agencies.

With the parameters examined, we have proposed power spectral representation(PCSDD) as a basis to determine the exact frequencies measured during random With thisPCSDD, making value measures update frequency can own villa with on going cost savings arepossible Through its own frequency values obtained from power spectral representation Theclassification given to survey by measuring frequencies in the 38 bridge, initially we have theconcept of the classification of ESCAPE to provide a bridge classification With thisclassification helps the authorities to focus on the weakest pace, specific to the test morethoroughly Testing will not spread, funds have clear quantitative basis The results of thisclassification are detailed HCMC Department of Transport-trial application review

Page 6

Trang 7

DANH MỤC CAC BANGBang 1.1: So sánh đặc điểm của thế giới và dự án thuộc PTN Cơ Học Ứng Dụng 6Bảng 3.1: Giá trị HSXK tính được từ các tập dữ liệu khác nhau của cầu Bến Nọc đợt do 1vào ngày 21/9/20] Ì G1 re 35Bảng 3.2 : Giá trị trung bình và sai số của HSXK của cầu Bến Nọc đợt do I 36Bảng 3.3 : Giá tri HSXK qua 4 đợt do tại cầu Bến Nọc - 5-5-5 cxkcxreeeree 36Bảng 3.4 : Giá trị HSXK của 7 cầu trong nhóm cầu BTDUL 2 2 2 25555522 36Bảng 3.5 : Giá trị HSXK qua 4 đợt do của cầu Ông Dầu - 5-5-5 S52 Sxcxcxreesrez 39Bang 3.6 : Giá trị HSXK của 7 cầu trong nhóm cầu BT- LHDT 2-5- 5<: 39Bang 3.7 : HSGC của 5 mẫu khảo sát từ tín hiệu đo từ cầu Bến Nọc va Ong Tán 42Bang 3.8: Hệ SỐ giảm chan của một số cầu thuộc nhóm BTDUL qua 4 đợt đo 44Bang 3.9 : Hệ số giảm chân của một số cầu thuộc nhóm BTLHDT qua 4 đợt do 45Bang 3.10: Hệ số giản chan của nhóm cầu VưỢT - + 252 E2E2 2E2EE£E£E£ESEEErrrxrkrree 47Bang 3.11: Dac điểm các thông số được xác định từ tín hiệu dao động thực tẾ 54Bang 3.12: Giá trị f, các nhịp thuộc cầu Sài 6 (0) con n ng ng na 59Bang 3.13: Tan số ý, cua cầu Bến Nọc - n2 n SH TH nh hy xa 59Bảng 3.14: Tần số ƒ, của một số cầu Bê tông dự ứng lực - -.cc- << ss2 60Bảng 3.15: Tần số f, nhịp thép và thép liên hợp cà 60Bảng 3.16: So sánh giá trị tần sỐ riêng cc SH nh nh nh ri 61Bang 3.17: Tom tat tiêu chuẩn phân loại công trình của ESCAPE._ 65Bang 3.18: Dé xuát phương pháp phân loại nhịp của nhóm BTDUL 68Bang 3.19: Dé xuát phương pháp phân loại nhịp của nhóm BTLH-DT 69Bảng 3.20: Đề xuát phương pháp phân loại nhịp - c- cc ccccccss s269Bang 3.21: Đề xuất Thời gian giám sát các cẦu -c- ca 70Bang 3.22: Bang phân loại của 206 nhịp trên 38 cầu trong dự án được khảo sat 71

Page 7

Trang 8

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỎ, HINH ANHHình 1.1: hình ảnh cẩu văng Hwdrnyung cee ces ses tev eee eee vee vee cae castes cà cà cà weedHình 1.2: hình ảnh cấu dây văng Jindo cà tev cà cà cà cà see sec sessedHình 1.3: hình ảnh cấu dây văng Golden Œafe - - - eae es)30.0027.8277 088088 N8 na 9Hình 2.2: Dam don giản chịu tải di động P oe ccccc ccc cc ccc ecceccecuccecascceecesenceneasans 14Hình 2.3: Su đóc lap cua A voi tốc AO vec vec ccc vec ces vec bes cee tus see tu see tu cà cà cà tes astesvseeee el 7Hình 2.4: Dâm đơn giản với tai di chuyển liên fỊC -.- cà cv cv 17Hình 2.6: Phép biến đổi FOMFieF SH ng vn nu nh nh nhàn 21Hình 2.7: Phép biến đổi Fourier thời gian ngắn c co 22Hình 3.1: Các thong số thu được từ số liệu lưu thông thực LE oe vceccccccuccccccuseneuseceuens 25Hinh 3.2: Dam don chiu tdi RO) ee 26Hinh 3.3: Dam don chiu tdi trong di chuyén với vận OC v 27Hình 3.4: Dâm đơn chịu tải trong biến thiên điểu NOG ccc¿ 27Hình 3.4a: Sơ đồ vi trí do độ võng tại cầu Bến NOC 222222221212 n2 29Hình 3.4b: Thiét bị do độ VÕng tại cầu Bến NOC 2.22222222012112 11 xxx sen 29Hình 3.5: Đồ thi độ võng tại vị trí 1⁄2 của dâm chính (1/2C) cue - - 29Hình 3.6a: Sơ đồ vị trí do biển dạng tại cầu BEN NOC 222222221212 2v2 31Hinh 3.6b: Thiét bi do bién dang tai cầu BEN Nọc ÏHình 3.7a: Biểu đô phán bố gid tri bién dang tai vi trí / cua dâm chính cầu Bên Noc 32Hình 3.7b: Biểu đô phân bố gid tri bién dang tai vi tri 14 cua dâm chính cầu Bên Noc 32Hình 3.7c: Biểu đô phan bố gid tri bién dang tai vi tri 1⁄2 cua dâm phụ I cầu Bên Noc 32Hình 3.7d: Biểu đô phân bố gid tri bién dang tai vi tri / của dam phụ 1 cầu Bên Nọc 32Hình 3.8a: Biểu đồ phân bo giá trị biến dạng tại vị trí 1⁄2 của dâm chính cau Tăng Long 33

Page ö

GVHD: GS.NGND Ngô Kiéu Nhi HVTH: Nguyén Quang Thanh

Trang 9

Hình 3.8b: Biểu đô phân bố giá trị bién dang tại vị trí 1⁄2 của dâm chính cau Tang Long 33Hình 3.8c: Biểu đồ phân bo giá trị biến dang tại vi trí 1⁄2 của dam phụ 1 cầu Tăng Long 33Hình 3.8d: Biểu đô phân bố giá trị biến dạng tại vị trí 12 của dam phụ 1 cau Tăng Long 33Hình 3.9a: Hinh ảnh cầu Bến NOC Q22 02200001121 n nh n TT nh 34Hình 3.9b: Chuẩn bị thiết bị do tại cầu Bến NOC ĂẶ S211 S222 1n xài 34Hình 3.10: Đồ thi số liệu do chuyển vị thực tế tại cấu Bến NOC ào sìc, 35Hình 3.11a: Vị tri cấu Sài QỎN_ 2222111222211 1122 111111 111kg 37Hình 3.11b: Cau Sai Gon vào lúc 9h30 ngày 2/10/2011 c vee cà các eee eae 11138Hình 3.11c: Cau Sai Gon vào lúc 1h20 ngày 10/7/2012 ees ee eee eae 38Hình 3.12a: Hình ảnh cầu Ông BỒN QC 21T nn ng nh nh nhung 38Hình 3.12b: Hình ảnh đặt dong hỗ do chuyén Vi ào 21111 xnxx nh 38Hình 3.13: Cơ hệ ï bác tự do có giảm CHẾ 22.00200002 TT ng Tnhh se 40

Hình 3.14: Độ suy giảm logarit của đô thị dao động giảm chấn 40

Hình 3.15: Luoc đồ tính toán HSGC từ số liệu do thực lẾ 2.2 cằ AlHình 3.16a: Tin hiệu tắt đẪn 1Q 2010122111120 111211 1112111111 11 xen 42Hình 3.16b: Đường hồi gMy TQ 222211 Enn ng TT TT xe 42Hình 3.lóc: Phổ tin hiỆM Q.00 2201 1111212111101 111211 1111011111111 kh 42Hình 3.17: Tin hiệu giảm chấn thực té do được tại CAU àà a2 2n nen eệi 42Hình 3.18a: Mô hình thứ nghiệm tại phòng thí nghiệm LÄÌM 43

Hình 3.18b: Tin hiệu giảm chan thu được tại phòng thí nghiém c cà: 43Hình 3.19a: Tín hiệu có xuất hiện đoạn giảm chấn tại nhịp 3 file đo Ï 45

Hình 3.19b: Tín hiệu không xuất hiện đoạn giảm chấn tại nhịp 4 file do 16 45

Hình 3.20: 2 đoạn tin hiệu thực tế của câu Tăng Long đo ngày 15/7/2012 (đợt 4) 46

Hình 3.20a: Tin hiệu dit liệu file 1 đợt đo 4 4ÓHình 3.20b: Tin hiệu dit liệu file 10 đợt đo 4 46

Hình 3.21: 2 đoạn tin hiệu thực tế của Cau vượt Sóng Than 1 do ngày 6/5/2012 47

Hình 3.21a: Tin hiệu dit liệu file I3 dot đo 3 nhịp 03 47

Hình 3.21b: Tin hiệu dit liệu file 13 dot do 3 nhịp Ú4 47

Page 9

Trang 10

Hình 3.22: Phổ công suất thực té của cầu Ngang ces ccc cee csv vee vee veces tue cee SH nàn

Hình 3.22a: file do ï của nhịp I vào đợt do 1 vào lúc 9h30 ngày I3/12/2011

Hình 3.22b: file do 2 của nhịp I vào dot do I vào lúc 9h31 ngày 13/12/201TT

Hình 3.23: Phổ công suất của cầu Sài Gon do dot 2 của HhịD Ổ

Hình 3.24: Phổ công suất thực té của cầu NGANG c2 22 nh nh nàyHình 3.24a: file do 1 cua nhịp I vào đợt do | vào lúc 9h30 ngày 13/12/2011

Hình 3.24b: file do 2 của nhịp I vào đợt do I vào lúc 9h31 ngày 13/12/20TT

Hình 3.25: Phổ công suất thực tế của cấu Đúc Nhỏ Ặ TT nà:Hình 3.25a: file do I của nhịp I vào đợt do 1 vào lúc 2h15 ngày I3/12/2011

Hình 3.25b: file do 2 cua nhịp I vào đợt do I vào lúc 2h16 ngày I3/12/20TT

51.52Hình 3.26: Hình ảnh pho công suất của cau Giống Ông Tố Mới đợt 3 nhịp 4

Hình 3.27: Hình ảnh pho công suất của cau Bến Nọc dot 1 nhịp Ï

Hình 3.28: Phổ công suất của cầu Huyện Thanh do đợt 2 của nhịp 1 ( câu 1 nhip)

Hình 3.29: Ph6 công suất của cầu Rạch Ham do dot 2 cùa nhịp Ï

Hình 3.30: Phổ công suất của cấu Gidng Ông Tô 2 do dot 2 cùa nhịp 1

Hình 3.31: Phổ công suất của cẩu Sài Gòn do đợt 2 cùa nhịp 3

Hình 3.32: Phổ công suất của câu Sài Gon do đợt 2 cùa nhịp 14

Hình 3.33a: Biéu đô phân bố các giá trị tan số của các nhịp cấu thuộc nhóm BTDUL

Hình 3.33b: Biểu đồ phân bó các giá trị tân số của nhóm nhịp cầu BT-DT

Hình 3.34: Do thi tín hiệu gia tốc dao động nhịp 5 cầu Sài Gòn

Hình 3.35: Phổ công suất cua các đô thị twong ứng trên ( H.3.344) cà cà.Hình 3.36: Phổ công suất đại diện của nhịp 3 cầu Sài Gon trong Got đo 3

Hình 3.37: Sơ đô giải thuật lập phô công suất đại diện .ằ cài:Hình 3.38: PCS DD cầu Gidng Ông TO Mới cue cue cà tev ce ses ses cue cae sav HàiHình 3.39a: Biểu đồ tan số riêng thu được tai cau dây văng Hwamyung

Hình 3.39b: Sw quan hệ giữa tan số riêng và nhiệt độ c coHình 3.40a: Biểu đô tan số riêng tại cơn bão Maeri vào June 2011 với vận toc 8m/s

.50.50505051511515151

5252535353545454.555637586262.63

Hình 3.40b: Biểu đô tan số riêng tại con bão Tembin vào Aug 2012 với vận tốc 13,2m/s 63

Page 10

Trang 11

Hình 3.40c: Biểu đồ tan số riêng tai con bão Bolaven vào Aug 2012 với vận tốc 15,3m/sHình 3.40d: Biểu đô tan số riêng tại cơn bão Sanba vào Sep 2012 với vận tốc 17,9m/s 63Hình 3.41: Phân bố giá trị tan số riêng của hai nhóm nhịp cau ¬— becca cece beeen ee ee ees 67

Hình 3.42: Ving cộng hưởng theo quy định kiém định cua nhóm cau BTDUL 67Hình 3.43: Phân vùng tan số riêng của nhóm nhịp cầu BTDUL ỔHình 3.45: Phân vùng tân số riêng của nhóm nhịp cầu BTDUL ÓỔ

Page 11

Trang 12

CHUONG 1: TONG QUAN

1.1 LY DO CHON DE TAICùng với tốc độ đô thị hóa hiện tăng nhanh thì nhiều công trình xây dựng moc lên nhanhchóng dé đáp ứng các hoạt động kinh tế xã hội Bên cạnh việc xây dựng thì việc kiếmtra, tu sửa và bảo trì các công trình hiện hữu cũng là một công việc rất quan trọng của cácnhà quản lý đô thị Do đặc điểm có nhiều sông ngòi chang chit nên giao thông trên cảnước phụ thuộc rất lớn vào hệ thống cau [1] Da số cầu đang sử dụng đều được xây cáchđây nhiều năm đang có tình trạng xuống cấp Nhưng nguyên nhân quan trọng khiến tốcđộ xuống cấp tăng trầm trọng hơn đó là do sự thay đổi khác biệt rất lớn kế từ hơn haimươi năm gan đây về khối lượng giao thông dự kiến khi thiết kế và khối lượng giaothông diễn ra trong thực tế hiện tại Do tốc độ tăng trưởng kinh tế kéo theo việc giaothông vận tải hàng hóa cũng tăng theo tương ứng Vì vậy vấn đề được đặt ra là bên cạnhbiện pháp xây thêm cầu mới thì cần duy trì sự toàn vẹn của các cầu hiện hữu trên cơ sởbiện pháp sữa chữa Hiện nay cơ sở để quyết định độ ưu tiên trong kế hoạch sữa chữa làtiễn hành kiểm định Quy trình kiểm định được quy định chặt chẽ theo TCVN [2-6].- Theo quy trinh nay thi viéc kiém tra chu yếu dựa vào trạng thái chịu lực tĩnh Tảitrọng được tạo ra dựa trên mức tải dự kiến mà cầu phải chịu Ưu điểm của phương phápnày là cho ta số liệu biến dạng cầu dưới tác động của tải trọng đã biết rõ về gia tri và cácphương án tác động của chúng được dự kiến Theo biện pháp này, tải dự kiến mà cầu sẽchịu được đặt lên cầu, khả năng chịu tải được thể hiện bởi các số liệu đo: độ võng củanhịp, biến dạng hệ số xung kích, tần số riêng, độ xê dich các bộ phận như mé, gối, trụ Biện pháp này xác định các giá tri thực của các thông số cơ học tại thời điểm tổ chứcKiểm định Nếu công tác Kiểm định thực hiện theo đúng chu kỳ quy định thì công tácđánh giá khả năng làm việc, dự báo tiễn độ xuống cấp có thể kiểm soát được Tuy nhiên,một trong các nhược điểm của qui trình hiện hành về kiểm định cầu là các số liệu đo thuđược trong tinh trạng tĩnh, ngoại trừ gia tri tần số riêng và hệ số xung kích, được xác địnhbăng cách tạo tình trạng dao động bởi một xung kích Ngoài ra các trường hợp thử tải

Page 12

Trang 13

(giá trị, phương án đặt tải) không thé bao trùm mọi tình huống thực có thé xảy ra Domức độ khó khăn, tốn kém nên biện pháp nay được sử dụng trong những dot kiểm trachính Chu kỳ kiểm định được UBND Tp Hồ Chí Minh đưa ra quy định tạm thời là 3đến 10 năm tuỳ từng loại cầu.

Nhưng trên thực tế thì tình trạng làm việc thực của cau là tình trạng động Loai trừ ngườiđi bộ và xe đạp, hầu như mọi phương tiện cơ giới khác di chuyền trên cầu đều khiến cầudao động Biên độ dao động sẽ khác so với gia tri chuyển dich khi tải trọng được đặt tinhtrên cau Khoảng thời gian giữa 2 lần kiểm định khá xa, do vậy tình trạng thực giữa 2 lầnkiểm định không thể được xác định, gây khó khăn cho cơ quan quản lý kỹ thuật trong

VIỆC ra quyết định thời điểm tổ chức cũng như chỉ định bộ phận cụ thể cần bảo trì, duy tu,

từ đó đưa ra các quyết định về biện pháp kỹ thuật sữa chữa Do cần đưa ra phương phápđánh giá tình trạng cầu với chi phí thấp để khac phục tình huống quá nghèo thông tinsức khỏe của câu như hiện tại, đồng thời đưa ra những phương pháp phân loại mức độ

hư hỏng các bộ thận chịu lực chủ yếu của cầu ( nhịp, trụ m6) dé tap trung kinh phi sua

chữa hop ly Vi thé trong luận văn này trình bày về phương pháp đánh giá va phan loạicầu với ý tưởng dùng các số liệu đo dao động thực tế của các bộ phận chủ yếu của cầu.Đây là kết quả dự án thử nghiệm tô chức đo dao động thực tế [7] trên một số khá lớn tạithành phố Hồ Chí Minh được thực hiện từ tháng 10 năm 2011 đến nay được thực hiệnbởi PTN Cơ Học Ứng Dụng (LAM)

1.2 Ý NGHĨA CUA DE TÀINội dung nghiên cứu của đề tài phục vụ mục tiêu đề xuất một hướng mới trong việc đánhgiá phân loại tình trạng thong qua phân tích liệu do dao dong thực tế của cầu thực ở ViệtNam Trên thế giới, từ 20 năm nay, xuất hiện các hệ thống đo liên tục các thông số trongđiều kiện chịu tải lưu thông thực tế [8] Trạng thái ứng xử của cầu khi có lưu thông là daođộng với các tần số phụ thuộc vảo tình trạng lưu thông Tuy răng không thể xác định giátri tai trọng thật, nhưng việc năm bắt các thông số dao động thực của cầu cho phép hìnhdung các ứng xử của toàn bộ cơ hệ và từ đó suy ra tinh trạng sức khỏe [9] của nó Dữ

Page 13

Trang 14

liệu được sử dụng phân tích có thể từ những thiết bị điện tử chuyên dùng Trong nghiêncứu này 1a sử dụng dữ liệu do dao động bởi các thiết bị điện tử do (LAM) chế tao Các déxuất từ nghiên cứu sẽ hỗ trợ các cơ quan quản lý công trình cầu dễ dàng hơn trong côngtác hoạch định kế hoạch kiểm tra Việc giám sát tình trạng làm việc của cầu đang là yêucầu bức xúc đối với nước ta, là nước có hệ thống cầu với số lượng lớn và đóng vai tròtrọng yếu trong huyết mạch giao thông cũng như kinh tế, xã hội, an ninh, quốc phòng Ngoài ra, việc từng bước làm chủ khoa học và công nghệ trong công tác quản lý cầu nóiriêng và trong công tác giám sát tình trạng hoạt động của các công trình xây dựng khác,các cơ hệ lớn cũng là một việc làm cần thiết, có ý nghĩa thực tiễn, không chỉ ở Việt Namma còn là mối quan tâm của rất nhiều nước trên thé giới.

1.3 MỤC TIỂU VA PHAM VI NGHIÊN CỨU

Yêu cầu thực tế do sở GTVT Tp HCM đề ra là cần triển khai các biện pháp khoahọc công nghệ tiễn tiễn vào việc quản lý hệ thống cau [10] Chính vi vay, mà luận vănnghiên cứu xây dựng một phương pháp phân loại nhịp cầu bởi tần số riêng đo” củacầu có tính tiện ích khi sử dụng trong công tác quản lý, cũng như nghiên cứu vẻ tìnhtrạng sức khỏe của câu Nó không chỉ đáp ứng cho các yêu cầu về kinh tế, xã hội, anninh quốc phòng của đất nước, mà còn vì sự an toản tính mạng của chính những ngườitham gia giao thông, và day cũng mà mục tiêu lớn nhât mà tác gia muôn thực hiện.

Trong phạm vi giới hạn về thời gian, nhân lực và yêu cầu của một luận vănthạc sĩ nên đối tượng chủ yếu trong nghiên cứu này là mô hình cầu bởi dầm tựa Luậnvăn xử dụng số liệu đo nhiều đợt của 38 cầu có kết cau, thời gian xu dung, tinh trạng xửdụng rất khác nhau

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Trên thế giới biện pháp thu thập số liệu thường xuyên được thực hiện bởi các hệthống thu thập dữ liệu tự động, gọi là Hệ thống theo dõi sức khỏe ( Health MonitoringSystem, HMS ) [11] hay giám sát sức khỏe câu (structural health monitoring, (SHM)).Với các hình thức này cảm biên được cài đặt cô định tại các vi trí trên cau Cac dữ liệu từ

Page 14

Trang 15

cảm biến thu thập liên tục 24/24 một cách tự động Các thông số được đo bao gồm cácthông số ứng xử cơ học ( dao động, bién dạng, độ võng ) va môi trường ( nhiệt độ, vậntốc, gió, thủy văn, tải trong ) Trong đó dao động là thông số cơ bản không thể thiếu.Hệ thống HMS cho phép đồng thời thu thập thông tin từ số lượng lớn các cảm biến TạiHàn Quốc, với nhóm nghiên cứu đứng đầu là Giáo Sư Jeong-Tae Kim đã lắp đặt và theodõi tình trạng sức khỏe cũng như đánh giá khả năng làm việc của cầu dây văngHwamyung bắc qua sông Nakdong River nối giữa hai thành phố Busan vàGimhae[9][13] vừa công bố vào năm 2012.

“nl SS

See es

(a) Bridge location (b) Real view

Hinh 1.1: hinh anh cau vang Hwamyung [9].Ngoài ra, hệ thống này cũng được lap đặt thành công trước đó tại cầu dây văng Jindo củanhóm nghiên cứu Hàn Quốc đứng dau là Giáo Sư Shinae Jang vào năm 2006 [14], vớicầu Jimdo nối liền đảo Jimdo và phía Tây - Nam Han Quốc (thuộc bán đảo Tiểu Tiên)với 3 nhịp trong đó nhịp giữa (nhịp chính) có chiều dai 344m và hai nhịp bên là 70 m Hệthống các cảm biến được lắp đặt trên các nhịp, cáp dé theo dõi trong mot thoi gian dai

Page 15

Trang 16

Hình 1.2: hình ảnh cau dây văng Jindo [14]Tại Mỹ, hệ thống HMS cũng được xử dụng cho một số cầu lớn, với nhóm nghiên cứucủa GS Shamim N Pakzad va Gregory L Fenves đã thực hiện trên cầu Golden Gate vaonăm 2009 [15] Với hệ thống cảm biến được gan trong hệ nhịp, cap, va được theo dõiliên tục trong một khoảng thời gian dài nhăm đưa ra những kết quả về tinh trạng sứckhỏe của câu

Page 16

Trang 17

Tại Việt Nam nói chung và các địa phương thuộc khu vực đồng bằng sông Cửu Long nóiriêng có một hệ thống sông ngòi, kênh rạch chang chit Hầu hết các đô thị trong khu vựcnày đều nằm trên bờ sông hoặc ngã ba sông trong hệ thống giao thông thủy lợi [12].Thanh phố Hồ Chí Minh có khoảng trên 1000 cầu, các câu nay luôn đóng vai trò quantrọng trong mọi hoạt động kinh tế xã hội, vì vậy việc đảm bảo hoạt động an toàn củachúng được đặc biệt chú trọng Từ năm 2005 đến 2009 LAM đã thực hiện thử nghiệm lậpmạng thu thập tự động liên tục dữ liệu từ trên 100 cam biến biến dạng lắp đặt cố định tạicầu Sài Gòn [17] Nhận định mà các tác giả rút ra sau dot thử nghiệm trên là LAM códay đủ khả năng lập các hệ thông HMS là khả thi Tuy nhiên chi phí dé lắp đặt hệ thongnày không rẻ Vì vậy để kết hợp giữa hai nhiệm vụ quản lý: giám sát và quản lý số lượngxấp xỉ trên 1000 cầu với kinh phí chấp nhận được trong điều kiện của đất nước, LAM đãchọn phương án sử dụng số liệu đo dao động thực tế bang bién phap tô chức đội cán bộkỹ thuật trực tiếp đến từng cầu thu thập số liệu [18] Với ý nghĩa thiết thực đó, vào năm2011-2012, được sự tài trợ của Sở giao thông vận tải thành phố Hồ Chí Minh (SGTVT-TPHCM) và đơn vị quản lý giao thông đô thị số 2 ( khu 2), LAM được giao giám sát vàđo biến dạng, dao động của 38 cầu thuộc ba quận gồm Quận 2, Quận 9, Quận Thủ Đứcnhăm đưa ra phương pháp đánh giá sơ bộ tình trạng của 38 câu nói trên [19].

Ta có thể so sánh tình hình chung của thế giới và những vấn đề đạt được trong qua trìnhthực hiện dự án tại thành phố HCM thông qua bảng 1:

Bang 1.1: So sảnh đặc điểm của thể giới và dự an thuộc PTN Cơ Hoc Ung Dung

Trang 18

1.5 NHỮNG ĐẶC TRƯNG ĐỘNG LỰC HỌC CƠ BẢN CỦA DAO ĐỘNG

1.5.1 Tần số

Tan số riêng là một trong những thông số quá phổ biến nhất được sử dụng trongcông tác kiểm định cầu Trong giai đoạn thiết kế cũng như xây dựng một cây cau, các kỹsư luôn tính toán sao cho cau trúc cầu phải có tan số riêng lớn hơn các tan số dao độngcưỡng bức gây ra bởi tác động môi trường ma cau phải chịu khi đưa vào sử dụng như gió,động dất, phương tiện lưu thông v.v Tuy nhiên qua thời gian sử dụng lâu dải, dưới tácdụng của sự lão hóa vật liệu cũng như những tác động môi trường không lường trước, cầusẽ ngày càng xuống cấp va tần số riêng sẽ giảm Hướng tiếp cận của các phương phápphát đánh giá chất lượng công trình bang tần số riêng được tác giả Salawu thống kê vàbình luận trong tài liệu [20].

Tuy nhiên nhiều công trình nghiên cứu cho rằng tần số riêng không cung cấp đủthông tin cho bài toán nhận dạng và đánh giá khả năng chịu lực của kết cấu Hơn nữa tansố riêng lại thường không đủ nhạy dé phát hiện hiện tượng mỏi trong đối với một số cautrúc Salawu [21] đã tiễn hành đo đạc tình trạng của một câu bê tông trước và sau khi gốiđỡ được thay mới thì nhận thay tần số của 6 mốt đầu thay đổi trung bình khoảng 1,7%.Thường phương pháp này chỉ có thé xác định sự tồn tại của thay đổi tính chất co họctương đối lớn, và không cho chúng ta định vị tương đối vị trí của sự mất liên kết trongcau trúc được vì có thé chúng ở những vi trí khác nhau lại gây ra cùng sự thay đổi tan số[22].

1.5.2 Giam chan

Mục dich chủ yếu của phương pháp xác định giảm chan của cấu trúc là nhăm đánhgiá kiểm tra tong thé các cau trúc kỹ thuật thông qua các số liệu đo lường từ đáp ứng củamôi trường xung quanh Vì thé trong một vài nghiên cứu có xu hướng sử dụng giảm chanđể đánh giá tình trạng làm việc của cấu trúc câu bởi vì họ cảm thấy rằng giảm chấn thìnhạy hơn tần số riêng đối với sự thay đôi độ cứng Sự thay đôi tinh chất cơ học trong vậtliệu nhìn chung làm tăng sự giảm chân, liên quan đên sự suy giảm năng lượng trong quá

Page 18

Trang 19

trình dao động Vi thế nhiều nhà nghiên cứu [23] đã đề nghị sử dụng giảm chan như mộtcông cụ hấp dẫn và tiềm năng để phát hiện khuyết tật cũng như đánh giá được khả nănglàm việc của công trình Zhang and Hartwig [24] đã tiễn hành thống kê trong nhiều mẫuthử và cảm thay rằng giảm chan dường như hệ số giảm chan nhạy hon tan số riêng trongviệc theo dõi và đánh giá tình trang sức khỏe cấu trúc bởi sự thay đổi giảm chan thì lớnhơn tần số riêng Tương tự, Saravanos and Hopkins [25] cũng đã tiến hành nghiệm trênnhiều dầm composit và nhận thay sự tách lớp vật liệu thì ảnh hưởng nhiều đến khả nănggiảm chan hơn là tần số riêng Tac giả Colakoglu với nghiên cứu của mình [26] cho ranghệ sô giảm chân tỉ lệ với sô chu kỳ mỏi của câu trúc.

Page 19

Trang 20

CHUONG II: CƠ SỞ LÝ THUYET

2.1 Lý thuyết dầm chịu uốn [27]:2.1.1 Biến dạng uốn tĩnh của dầm:

Khi thanh ở trạng thái chịu lực là uỗn ngang phăng, thanh được gọi là dầm Trên các tiếtdiện mặt cat của dầm tôn tại, nói chung, hai thành nội lực là mômen uốn và lực cat Biếndạng của thanh gây bởi hai chuyển động của các tiết diện thanh:

- Di chuyển của các điểm khối tâm tiết diện theo phương vuông góc trục thanh trongmặt phăng quán tính chính của các tiết diện Độ lớn di chuyền đó gọi là độ võng Day làthành phần chuyển động tịnh tiễn của tiết diện

- Tiết diện xoay quanh trục quán tính chính của nó, vuông góc với mặt phắng uốn, đặctrưng bởi góc xoay Day là thành phần chuyền động quay của tiết diện

2.1.1.1 Phương trình vi phân chuyển động:

Với hệ trục tọa độ thiết lap, ta sẽ khảo sát trường hop uốn ngang phăng, khi trên

các mặt cat tôn tại hai thành phân nội lực là mômen uôn M, và luc cat Q,.

M,(z.t) fz.Ù

W(z7.L) 4 | |

Q,(z.t)+dQ,(z.t)

SS |,

Hình 2.1: Dâm chịu uốn

Đề thiết lập phương trình vi phân chuyển động của dầm ta khảo sát chuyên độngcủa phân t6 dầm chiều dai dz, giới hạn bởi hai mặt cắt lần lượt tại tọa độ z và z + dz

Page 20

Trang 21

Hệ lực tác dụng lên phân tố gôm (H.2.1):- Thành phân nội lực mômen u6n M vàMƒ, +dM, tại mặt cắt lần lượt qua tọa độ z và z+ dz.

- Thanh phan nội lực lực cắt O y va Q, + dQ, tại mặt cắt lần lượt qua tọa độ z và z +dz.

- Lực hoạt động cường độ f tac dụng theo phương y, trong trường tổng quát ƒ là hàm củatọa độ z và thời gian t, tức ƒ =ƒf{z,£).

Ký hiệu:p — khối lượng riêng của dam (khôi lượng 1 đơn vị thể tích)A - diện tích tiết diện dâm

J.— mômen quan tính tiết điện đối với trục x của tiết điệnTrong trường hop tổng quát thì p, A và J, bién thiên dọc chiêu dài dam, tức p = p(2):A=A(z) : J,= J,(z) Lực quán tính của phân tô trong chuyên động tịnh tiên theo phương yxác định qua biéu thức sau:

ô“wOr”

Ap dụng nguyên li D’ Alamber, ta viét được hai phương trình cân băng :

-Phương trình cân băng lực theo phương trục y:

ô“wOt?

-Phương trình cân băng mômen ngẫu lực tác dụng trong mặt phang uôn, mặt phang tọa

QO, -(Q, +dQ,)+ ƒ (z.f)dz +, = 0()A(4)d«=——~(z.f) (2.2)

độ (y-z), đôi với điểm 0:

dz(M.+dM ,)-(Q, + dQ, )de+ f(Zst)dz-— M =0 (2.3)

Trang 22

Sử dụng các biểu thức (2.4), sau khi bỏ các thành phan bé bậc cao, thì các biểu thức (2.2)và (2.7) trở nên:

ôˆwM = E()J,(z)—(z.f)

OZ (2.8)Từ (2.8) ta suy ra phương trình do võng:

Trang 23

Phương trình (2.10) và (2.11) là phương trình vi phân dạng tổng quát về độ võng củadâm.

Trong trường hop dâm đồng nhất và hình dạng không đối, tức trong trường hợp khi:

E(z)= consf; ],(z) =const; (z)=const, A(z) = const

O*w O*w

|

Với C= 2A2.1.2.1 Phương trình dao động tự do:

co ädWŒ@) _ 1 đ'7Œ)

Vì hai về của dang thức (2.16) phụ thuộc riêng biệt vào hai biên, nên chúng phải bangmột hang số nào đó, kí hiệu 2 Dé tìm nghiệm dao động, 2 phải dương, tức: A= øˆVới điêu kiện như vừa nêu ra, (2.16) cho ta hai phương trình sau:

Page 23

GVHD: GS.NGND Ngô Kiêu Nhi HVTH: Nguyễn Quang Thành

Trang 24

Đề tìm nghiệm của (2.17), ta giả thiết nghiệm được tìm ở dạng:

Vậy phương trình (2.17) có nghiệm như sau:W(z)= Ce” + Cie” + Ce" + Ce” (2.24)Hoặc có thé biểu diễn ở dang:

W(z) =C,cosBz+C, sin Bz +C,coshBz+C, sinh Bz (2.25)Từ (2.19) ta xác định được tân số riêng:

Trang 25

Hình 2.2: Dâm đơn giản chịu tải di động P2.1.3.1 Lực tập trung di chuyển:

a) Mô hình và phương pháp giải:

Cách giải quyết van dé của lực tập trung di chuyển với tốc độ c trên 1 đầm tựa đơn

giản, chiều dài | khá phức tap Lực P được biểu diễn như sau:

Pt =QsinQt (2.27)

Ó là biên độ và Q là vận tốc góc của lực tập trung Phương trình dao động của dam đượcmô tả như sau:

Ov" x,t Ov x,t Ov x,tEJ 2 ~ + 2 = +2,“ —=ö x—ct QsinQt

Ox Ot Ot (2.28)

Biến đổi tích phân ta có:

dV jt dV j,t

5— + 20,dt dt 4 oO, V jt = g sin É2/sinJ] ot (2.29)

Page 25

Trang 26

(Q2=øØ, (2.34)Khi đó (2.33) được biểu diễn đơn giản hơn là:

Page 26

GVHD: GS.NGND Ngô Kiêu Nhi HVTH: Nguyễn Quang Thanh

Jax

Trang 28

Hình 2.3: Sự độc lập của A với tốc độ & cho những giá trị khác nhau của giảm chan B2.1.3.2 Tải phân bố đều di chuyền liên tục:

Điều kiện dao động Ôn định:Ta thay rang khi tai di chuyển với tốc độ c trên 1 dầm đơn giản tựa 2 dau thì mối quan hệcủa các gia tri biến thiên theo thời gian trong hệ toạ độ có quan hệ là:

€=x-ctTa mô ta trường hop nay bang phương trình vi phan:

Về bên phải của (2.42) mô ta anh hưởng quán tinh của khôi lượng ¿„ ¿ý trên bién

p x.f =q €,t —/U, ễ (2.42)

dạng dầm Theo định luật D’ Alembert, nó gây ra lực và gia tốc Gia tốc được tính toán từphương trình vi phân toàn phan:

Ov x,t O’v x,t Ov x,tdÝy x,t = di ——>— + 2dxdt ——— + dx? —— (2.43)

Trang 29

Khi những giá trị độc lập được liên kết với nhau qua (2.40) và chuyên động thắng ad - d dx

déu đc =O và sự biên đôi của (2.41) để =——~—C Cho ra:at dt dt

dx = cdt (2.44)Với điêu nay, thì phương trình vi phân toàn phan (2.43) được viết lại như sau:

Ov x,t Ov x,t Ov x,td°v x,t =dt*° ——— + 2cdt’ +c dt? —— (2.45)

Trang 30

: Hi (2.53)

Biến đôi (2.53) ta được:

2ql )= 24L ¡ j=L3.5

[00 "" 7 l-ơ x!ƒ Ỉ

khi đó:

5 ql’ 4al` _ 4Ww=—— —*-—=_—- (2.58)

Trang 31

v (1⁄2,œe}⁄+% ‡

54

4+

cr (ae=2)

Hình 2.5: Sự độc lập của v 1/2, với lốc độ a cho nhiễu giá trị tai (cho j=1)

2.2 PHÉP BIEN DOI FOURIER

Đề nghiên cứu những đặc điểm của tín hiệu đo lường, cách hiệu quả nhất là biễn đôimột tín hiệu phức tạp thành nhiều thành phần đơn giản hơn Và được biết phổ biến nhấtlà phân tích Fourier Biến đổi Fourier hay phân tích Fourier được đặt tên theo nhà toánhọc người Pháp Joseph Fourier, là một biến đổi tích phân dùng dé khai triển một tín hiệuthành tổng các ham sin va cos có tần số khác nhau, có nghĩa là dưới dang tong hay mộttích phân của các ham số sin được nhân với các hằng số khác nhau (hay còn gọi là biênđộ) Biến đổi Fourier có rất nhiều dạng khác nhau được m6 tả dưới day, chúng phụ thuộcvào dạng của hàm được khai trién.

Biến đổi Fourier có rat nhiều ứng dụng khoa học, ví dụ như trong vật lý, số học, xử

lý tín hiệu, xác suất, thống kê, mật mã, âm học, hải dương học, quang học, hình học và

rất nhiều lĩnh vực khác Trong các bài toán phân tích tín hiệu thực tế, tín hiệu cần phântích có khoảng thời gian xác định rất dai hoặc vô hạn, khi đó phân tích dùng chuỗiFourier (Fourier series) trở nên không thích hợp Trong trường hop nay, biến đổi Fourier(Fourier transform -FT) và biến déi ngược của nó (inverse Fourier transform-IFT) đượcsử dụng Biến đổi Fourier duoc áp dụng thành công trong các lĩnh vực khoa học kỹ thuậtở đó khái niệm tân sô và miền tân sô được sử dụng Biên đôi Fourier được mở rộng từ

Page 31

Trang 32

chuôi Fourier bang cach đặt khoảng thời gian xác định của chuôi Fourier vô hạn, hoặc

Transform FrequencyTime

Hình 2.6 : Phép biến đổi Fourier2.2.1 — Biéu thức toán họcCho một dao hàm x(t) khả tích tuyệt đối, biến đối Fourier của nó được định nghĩa:

Trang 33

2.2.2 Tính chấta, Dịch

Nếu trong miễn thời gian nêu f(t) bị dịch đi một đoạn là to thì trong miễn tân số biến đôiFourier của nó được nhân với hệ số pha :

Page 33

GVHD: GS.NGND Ngô Kiéu Nhi HVTH: Nguyễn Quang Thanh

Trang 34

d, Phân tích Fourier thời gian ngăn (STFT)

Time

Hình 2.7 : Phép biến đổi Fourier thời gian ngắn

Dennis Gabor (1946) chấp nhận việc biến đổi Fouirer dé phân tích trong một đoạnngắn của tin hiệu theo thời gian - một kỹ thuật gọi là cửa số tín hiệu Sự thừa nhận củaGabor, gọi là phép biến đổi Fourier thời gian ngắn ( Short — Time Fourier Transform /STFT), định tín hiệu thành các hàm hai chiều của thời gian và tần số

STFT đưa ra một sự thoả hiệp giữa thông tin thời gian và tần số tín hiệu Nó cungcấp vài thông tin về cả vị trí và giá trị tần số khi một sự kiện tín hiệu xuất hiện Tuy nhiênta chỉ có thể đạt được điều đó với độ chính xác giới hạn, và độ chính xác đó được xácđịnh bởi kích thước của cửa số Tuy phương pháp STFT thoả hiệp giữa thời gian và tầnsố là có lợi, nhưng nó vẫn có nhược điểm là cách chọn kích thước cụ thể cho cửa số thờigian phải bằng nhau cho mọi tần số Nhiều tín hiệu yêu cầu sự mềm dẻo hơn do chúng tacần biến đôi kích thước cửa số dé đạt độ chính xác hơn cả về thời gian và tần số (Cửa sốhẹp phân giải thời gian tốtvà ngược lại cửa số rộng phân giải tần số tốt)

Dé dat được một sô biên đôi Fourier cục bộ, chúng ta có thê định nghĩa một biênđôi Fourier cửa sô Tín hiệu đâu vào được nhân với một hàm cửa sô W(t -z ) và sau đólay biến đối Fourier của nó Kết quả là một biến đôi STFT (@, 7) được cho bởi:

STFT° (t,@) = Jxœ)Wứ —?)].e "dt (2.68)Với W( r- r) : hàm của số dùng dé phân tích ( tập trung tại ¢ = r )

Page 34

Trang 35

Page 35

GVHD: GS.NGND Ngô Kiéu Nhi HVTH: Nguyễn Quang Thanh

Trang 36

CHUONG III: KET QUÁ NGHIÊN CỨU

Chương này trình bảy các kết quả nghiên cứu nhằm giải đáp câu hỏi trọng tâm là trongcác thông số xác định được bang số liệu đo trong điều kiện lưu thông thực tế bởi cácphương tiên khả thi thì thông số nảo dùng được để theo dõi mức độ suy giảm khả năngchịu lực của cầu Giải quyết cầu hỏi này được thực hiện bởi 2 bước:

1 Xác định các thông số phụ thuộc nhiều vào lưu lượng giao thông (các thông sốnhạy đối với lưu thông ) để loại trừ ra khỏi danh sách các thông số phản ảnh cơ tính củahệ.

2 Đề xuất phương pháp tính toán và sử dụng đối với các thông số ít hoặc không phụthuộc vào lưu thông.

3.1 Khảo sát các đặc điêm của các số liệu đo thực tê.

Các thông sô thê hiện ứng xử của cau đo được trong điêu kiện lưu thông thực tê bao gômcác thong sô như trên ( H.3.1) bao gôm: giá tri độ võng giá tri biên dạng, hệ sô xungkích, biên độ giao động, hệ sô giảm chân, tân sô riêng.

SẼ liéu ltrai

thongs thuc

tề

Gia tri Heé sé Tan sẽ Tiêm a6 Heé sé Gia tri

dans kich daong chan

Hình 3.1: Các thông số thu được từ số liệu lưu thông thực té

Page 36

Trang 37

3.1.1 DO võng.

a) Lý thuyết.Độ võng là một trong những thông số quan trọng quyết định đến khả năng làm việc của

cầu, giá trị độ võng cho phép được quy định chặt chẽ trong các tiêu chuẩn kiểm định

[2-6] do Nhà nước ban hành Với chiều dài đáng ké so với tiết diện các nhịp và các trụthường được mô hình dạng thanh với trạng thái chịu lực chủ yếu là uốn ngang phang Khinày ta coi nhịp tương ứng với mô hình dam, độ võng gây bởi tải trọng được xác định bởicác công thức (3.1 — 3.5 ).

Hình 3.2: Dam đơn chịu tai trọng tĩnh.Trong trường hop nay mô hình như trên (H.3.2), ta có thé biểu thức tính độ võng nhưcông thức (3.1)[27]:

pas I—z”—b° O<z<a

—6EJI.- 2lz— z —-a a<z<lTrong đó: y: Độ võng của dam

EJ : Độ cứng chong uốn.E_ :Modun đàn hồi

P_: Tải trọng trên dầm.J: Moment quán tính diện tích đối với trục quán tính chính trùng với phương

trục X.

Page 37

Trang 38

a.2 Trường hop tai trọng thay đổi.Nếu tải trọng thay đổi điểm đặt, không thay đổi giá trị, ta xử dụng mô hình như trên(H.3.2).

la —vl l A7yr7a Tỉ ima —-vil l

: Ayn ° ¡1 ÚVới:

o :Khối lượng riêng trên đơn vị thé tích.A :Diện tích tiết diện mặt cat ngang

Trang 39

Nếu tải trọng vừa thay đôi 21a tri theo quy luật P = Pạ.cosœt và di chuyền với vận tốc vthì phương trình độ võng [25].

œ=——; B=—;T=——;fT,=—;Tạ=——

Ta T, TA V O

Dao động tự do không giảm chân của dâm tựa don có dạng:

y= 3 sin=” C cos p, + D, sin pit (3.4)

i=]

Trong do:

C,; D, : là các hang số.P,: là tan so riêng thu 1

Page 39

GVHD: GS.NGND Ngô Kiéu Nhi HVTH: Neuyén Quang Thanh

Trang 40

độ võng gây bởi các xe có tải trọng nhỏ lưu thông trên câu, độ võng trên dâm tương ứngkhoảng 0,5mm.

- | $0 ĐỒ BO TRÍ DO VONG Ở NHỊP 1

Dam 6 a,Ngatu

Hình 3.4a: Sơ đồ vị trí đo độ võng tại cầu Bến Nọc.3.4b: Thiết bị do độ võng tại cấu Bến Noc

độ võng vị tri 1/2 tại dam chính (1/2C)

Ss

9-19 20 40 60 80

thoi gian (s)Hình 3.5: Đồ thị độ võng tai vi tri 72 cua dam chinh (1/2C).C) Kết luận

Vậy, từ lý thuyết cũng như thực nghiệm đều khăng đi độ võng rất nhạy với lưu thông( độ lớn và vận tốc tải trọng ) vì vậy ta sẽ không thể dùng số liệu độ võng được trong lưuthông đề giám sát khả năng chịu lực của câu.

Page 40

Tiêu đề	Nghiên cứu phương pháp phân loại nhịp cầu bởi tần số riêng đo
Tác giả	Nguyễn Quang Thành
Người hướng dẫn	GS.NGND Ngô Kiều Nhi
Trường học	Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP HCM
Chuyên ngành	Cơ học Kỹ thuật
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2013
Thành phố	Tp. HCM

Định dạng
Số trang	87
Dung lượng	17,59 MB