giáo trình thí nghiệm cầu

giáo trình thí nghiệm cầu đường là giáo trình vô cùng quan trọng dành cho các bạn sinh viên ngành xây dựng.Nó là giáo trình hệ thống đầy đủ và chính xác nhất quy trình thí nghiệm cầu.giáo trình thí nghiệm cầu.

Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường Bài 1: THÍ NGHIỆM ĐO CƯỜNG ĐỘ MƠ HÌNH DẦM, MỐ BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHƠNG PHÁ HỦY Trình bày bước thực thí nghiệm khảo sát chất lượng vật liệu kết cấu BTCT theo phương pháp khơng phá hủy thực Phương pháp xác định cường độ nén súng bật nẩy Bước Kiểm tra súng bề mặt mẫu Kiểm tra sơ súng, kiểm tra thước đo súng, kiểm tra bề mặt mẫu Bước Lập đường chuẩn Do điều kiện thực tế phòng thí nghiệm khơng có mẫu chuẩn nên dùng mẫu thử bê tơng kích thước 15x15x15 (cm) tiến hành đánh dấu vị trí bắn bắn lấy số liệu Bắn xong cho vào máy nén để đo cường độ nén mẫu Rn Bước Bắn mẫu thí nghiệm Kiểm tra mẫu thí nghiệm, tiến hành bắn vùng thí nghiệm, vùng bắn 10 điểm, điểm bắn cách > cm Phương bắn vng góc với bề mặt mẫu Đọc kết ghi chép số liệu Bước Xử lí số liệu Từ số liệu thu tiến hành tính tốn kết so sánh kết với đường chuẩn lập sẵn Phương pháp dùng máy siêu âm Bước Kiểm tra máy siêu âm bề mặt mẫu thử Kiểm tra sơ máy, kiểm tra số đọc ban đầu máy, kiểm tra bề mặt mẫu Bước Lập đường chuẩn Dùng mẫu thử bê tơng kích thước 15x15x15 (cm) tiến hành siêu âm lấy số liệu tính tốn lập đường chuẩn Bước Siêu âm mẫu thí nghiệm Tiến hành siêu âm mẫu thí nghiệm, siêu âm theo vùng trước dùng súng bật nẩy Chú ý trước siêu âm phải hiệu chỉnh lại cho thiết bị đo phải bơi mỡ lên bề mặt dầm, đầu dò để tăng tiếp xúc với bề mặt mẫu Đọc số ghi chép kết Bước Xử lí số liệu Từ số liệu thu tiến hành tính tốn kết so sánh kết với đường chuẩn lập sẵn  Trình bày hình ảnh, số liệu kết thực SƠ ĐỒ ĐIỂM ĐO CỦA SÚNG BẬT NẨY - DẦM I 80 80 80 C D SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC A B C D 72 B 72 A 80 80 D 72 C I.1 80 B 80 A I.2 80 80 80 80 80 80 80 80 I.3 80 80 80 48 80 48 80 48 80 Page Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường SƠ ĐỒ ĐIỂM ĐO CỦA SÚNG BẬT NẨY - DẦM II 80 80 80 C D A B C D 72 B 72 A 80 80 D 72 C II.3 80 B 80 A II.2 80 80 80 80 80 80 80 80 II.1 80 80 80 48 80 48 80 48 80 Hình ảnh thực thí nghiệm: Hình 1.1 Chia vùng đánh dấu vị trí thí nghiệm súng bật nẩy SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường Hình 1.2 Chia vùng thí nghiệm dầm mố SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường Hình 1.3 Thí nghiệm điểm đánh dấu Hình 1.4 Hiệu chỉnh thiết bị chia vùng đánh dấu điểm thí nghiệm siêu âm SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường Hình 1.5 Thoa lớp mỏng mỡ lên bề mặt điểm thí nghiệm đầu dò Hình 1.6 Đặt đầu dò vị trí đánh dấu đọc kết SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường Kết thí nghiệm mẫu thí nghiệm: Hình 1.7 Biểu đồ quan hệ R-n vỏ súng SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường Thí nghiệm dùng súng bật nẩy: Lần đo 1-A 1-B 1-C 1-D 2-A 2-B 2-C 2-D 3-A 3-B 3-C 3-D 4-A 4-B 4-C 4-D 5-A 5-B 5-C 5-D Trung bình (vạch) R (daN/cm2) Trung bình: Dầm I, α = −900 Dầm II, α = −900 Trụ I α =0 Trụ II α = 00 Vùng 22 19 22 22 27 24 29 26 26 21 24 24 30 30 30 32 24 25 28 26 Vùng 28 25 27 28 29 28 30 30 37 31 30 30 32 22 40 29 27 27 28 26 Vùng 29 29 30 25 29 28 30 28 24 26 24 30 30 30 29 23 24 24 24 24 Vùng 25 25 25 24 28 26 26 28 25 22 23 28 26 22 22 25 24 24 23 25 Vùng 23 23 26 26 22 24 24 28 22 23 24 25 24 22 26 25 23 24 26 26 Vùng 24 24 26 23 24 24 24 25 24 24 20 24 25 30 23 22 25 20 24 23 40 44 42 41 42 38 43 45 43 42 41 40 36 41 42 37 43 37 36 39 37 42 38 40 42 36 40 39 43 46 41 42 45 42 43 44 39 45 42 25.55 29.20 27.00 24.80 24.30 23.90 40.60 39.50 212 263 237.67 238 201 200 199.67 198 410 410 395 395 SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM SIÊU ÂM - DẦM I 128 156 PC SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM SIÊU ÂM - DẦM II 102 162 PC Hình 1.8 Sơ đồ thí nghiệm siêu âm dầm I, II SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường Hình 1.9: Biểu đồ quan hệ R-V (TCXD 255-1998) Thí nghiệm dùng máy siêu âm: Dầm I Dầm II Trụ I Trụ II Thờ khoảng Thời khoảng khoản Thời khoản Thời Lần đo i cách gian cách g cách gian g cách gian gian (mm) (μs) (mm) (mm) (μs) (mm) (μs) (μs) 63 9.1 64 7.9 183.7 50.9 240 58.1 63 9.5 64 7.6 190.2 51.5 270 57.3 64 9.2 65 201.3 54.4 286 60.1 64 9.2 63 7.9 202.4 58.3 287 58.8 Trung bình 63.50 9.25 64.00 7.85 194.40 53.78 270.75 58.58 Vận tốc 6.86 8.15 3.62 4.62 (Km/s) Cường độ BT 115.50 158.43 16.17 47.74 dầm (Mpa) Kết cường độ dầm theo phương pháp súng bật nẩy siêu âm sau: Phương pháp Dầm Dầm Trụ I Trụ II thí nghiệm Súng bật nẩy 237.67 199.67 410 395 Siêu âm 115.50 158.43 16.17 47.74 Nhận xét - Việc thí nghiệm xác định cường độ bê tơng phương pháp khơng phá hủy cho kết nhanh, xác, đặc biệt khơng phá hoại mẫu Rất thuận tiện xác định cường độ bê tơng cơng trình khai thác, phục vụ cho cơng tác kiểm định, tu bảo dưỡng cơng trình - Việc có khác biệt giửa kết phép đo tác động nhiều ngun nhân Kết thí nghiệm phương pháp siêu âm bị ảnh hưởng SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường cách thức làm thí nghiệm mẫu, việc hiểu chỉnh thiết bị đo trước thí nghiệm đặc biệt kết thí nghiệm ảnh hưởng nhiều độ ẩm mẫu; hình dạng kích thước mẫu; nhiệt độ mẫu ảnh hưởng cốt thép mẫu quy định cụ thể TCVN 9357-2012 Nhưng thực tế làm thí nghiệm khơng có điều kiện để xác định cụ thể ảnh hưởng yếu tố dẫn đến kết có sai lệch Còn thí nghiệm mẫ.u theo phương pháp súng bật nẩy việc lựa chọn chuẩn bị bề mặt mẫu cách đặt súng theo góc bắn chưa làm ảnh hưởng đến kết thí nghiệm - Với ảnh hưởng nhiều yếu tố làm ảnh hưởng , sai lệch kết thí nghiệm Và kết thí nghiệm siêu âm mẫu sát với thực tế Bài 2: THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ VÕNG VÀ ĐỘ BIẾN DẠNG 2.1 Trình tự thí nghiệm Bước 1: Tiến hành lắp đặt hệ thống dầm TN, dầm cong xơn dầm giản đơn Bước 2: Đo trọng lượng nặng lần, lấy giá trị trung bình SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page 10 Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường Bước 3: Đo bề dày treo nặng, tiến hành đo lần Bước 4: Chọn vị trí treo nặng dầm, đánh dấu bút đo chiều dài L1 L2 (chiều dài từ điện trở đến vị trí chọn đánh dấu), giá trị đo lần SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page 11 Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường Bước 5: Đo diện tích mặt cắt dầm vị trí treo vật liệu thước cặp Bước 6: Tiến hành đo đọc giá trị biến dạng vị trí, vị trí đo lần SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page 12 Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường Mơ hình vị trí đo: P A B C 530 1320 2450 3550 2.2 Tính tốn lý thuyết vị trí đo 2.2.1 Tính tốn biến dạng - Momen gây mặt cắt F dán gauge tính theo cơng thức: M i = P.(l− )(kg.mm) - Momen kháng uốn W tiết diện F tính theo cơng thức: b.h W = (mm ) -Ứng suất σi mặt cắt F tính theo cơng thức: σi = -Biến dạng εi M i kg ( ) W mm thép tác dụng tải trọng P tính theo cơng thức: εi = -Sai số δ σi E thực tế lí thuyết tính theo cơng thức: δ= | ε itt − ε ilt | 100% ε ilt _ -Kết sai số trung bình δ tính theo cơng thức: SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page 13 Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường _ δ= ∑δ i i Kết thí nghiệm đo độ biến dạng: Tại điểm A: STT 2 Q (kg) 0.6249 0.9021 1.3574 L (mm) 355 355 355 Kết thực tế: Cấp tải Lần Lần Lần Trung bình (mm) 53 53 53 M (kg.mm) 188.72 272.43 409.93 0.6249 42 39 37 39.33 W (mm3) 199.39 199.39 199.39 σ (kg/mm2) 0.95 1.37 2.06 0.9021 63 64 66 64.33 E (kg/mm2) 2.10^2 2.10^2 2.10^3 ε 47.32 68.32 102.80 1.3574 141 131 136 136.00 Tính tốn sai số: STT ε tt 39.33 64.33 136.00 Tại điểm B: Q STT (kg) 0.6249 0.9021 1.3574 L (mm) 355 355 355 Kết thực tế: Cấp tải Lần Lần Lần Trung bình (mm) 132 132 132 _ ε ilt δ 47.32 68.32 102.8 i 7.99 3.99 33.20 M (kg.mm) 139.35 201.17 302.70 0.6249 29 30 29 29.33 W (mm3) 199.39 199.39 199.39 0.9021 45 45 45 45.00 δ (%) 16.88 5.84 32.30 σ (kg/mm2) 0.70 1.01 1.52 E (kg/mm2) 2.10^2 2.10^2 2.10^3 ε 34.94 50.45 75.91 1.3574 68 67 67 67.33 Tính tốn sai số: SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page 14 Khai thác TN cầu STT ε tt 29.33 45.00 67.33 Khoa xây dựng cầu đường ε ilt δ 34.94 50.45 75.91 i 5.61 5.45 8.58 SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC _ δ (%) 16.05 10.80 11.30 Page 15 Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường 2.2.2 Tính tốn độ võng P C M Momen tai P 1180 245 y=118 Momen tai P =1 2450 Tính tốn độ võng: y= ( M × M P =1 ) EJ ST T Q (kg) L (mm ) M (Kg.mm) y (mm) 0.6249 355 221.84 118 0.9021 355 320.25 118 1.3574 355 481.88 118 × M Mp E J (kg/mm2) (mm4) 26177.0 37788.9 56861.4 548.3 548.3 548.3 200 200 200 Độ võng y (mm) 0.239 0.345 0.518 Độ võng thực tế: STT Q (kg) Độ võng y (mm) SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page 16 Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường 2 0.6249 0.9021 1.3574 0.520 0.750 1.130 Kết tính tốn thực tế có độ sai lệch lý do: + Sai số đo + Mơđun đàn hồi E giả sử khơng với thực tế Bài 3: THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘNG MƠ HÌNH DẦM THÉP 3.1 Sơ đồ hình ảnh thí nghiệm - Sơ đồ tính tốn: C I B Q MẶT CẮT I-I 0.55 A 5.3 I 13.2 3.955 24.5 35.5 Hình 3.1: Sơ đồ thí nghiệm 3.2 Trình tự thí nghiệm Bước 1: Đặt thiết bị cảm ứng dầm cần đo dao động vị trí cần đo vd: L/2, L/4… Bước 2: Với tác dụng tĩnh tãi.thiết bị dầm truyền số liệu thiết bị xử lý sau kết nối với máy tính cho kết excel Bước 3: Dùng búa cao su tác dụng lên dầm để đo dao động dầm chịu tác dụng tải trọng động Bước 4: Xuất số liệu thu excel SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page 17 Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường Hình 3.1: Kết nối máy tính thiết bị đo dao động SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page 18 Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường 3.3 Kết thí nghiệm Hình 3.2: Biểu đồ đo giao động đại diện kích thích lần Hình 3.3: Biểu đồ đo giao động đại diện kích thích lần SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page 19 Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường Hình3.4: Biểu đồ đo giao động đại diện kích thích lần Hình3.5: Biểu đồ đo giao động đại diện kích thích lần Bảng 3.1: Tần số dao động đại diện Lần kích thích Tần số (Hz) 17.25 17.5 16.7 16.9 Tần số 17.0875 (Hz) SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page 20 Khai thác TN cầu Khoa xây dựng cầu đường 3.4 Tính tốn lý thuyết Tần số dao động tương đương tính theo cơng thức: k g = M δ ω= M: khối lượng tương đương δ : chuyển vi dầm vị trí đặt M, lực tập trung P=1 gây ra, M= Q KN s ( ) g cm Bảng 3.2: Kết tính tốn Q (KN) L (cm) E -3 6,8.10 J (cm ) W (Hz) 0.055 21.15 40 2.10 3.5 Kết luận Ta thấy sai số thí nghiệm so với tính tốn lý thuyết 19.2% Sai số lớn nên kết thí nghiệm chưa thật xác Có thể nhiều ngun nhân như: lắp đặt thiết bị chưa xác, ảnh hưởng dao động bên ngồi… Đặc biệt với việc xử lý kết thí nghiệm chưa đạt độ tin cậy cao SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page 21 [...]... TN cầu Khoa xây dựng cầu đường 1 2 2 0.6249 0.9021 1.3574 0.520 0.750 1.130 Kết quả tính toán và thực tế có độ sai lệch vì các lý do: + Sai số trong khi đo + Môđun đàn hồi E giả sử không đúng với thực tế Bài 3: THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘNG MÔ HÌNH DẦM THÉP 3.1 Sơ đồ và hình ảnh thí nghiệm - Sơ đồ tính toán: C I B Q MAËT CAÉT I-I 0.55 A 5.3 I 13.2 3.955 24.5 35.5 Hình 3.1: Sơ đồ thí nghiệm 3.2 Trình tự thí nghiệm. .. và TN cầu Khoa xây dựng cầu đường Hình 3.1: Kết nối giữa máy tính và thiết bị đo dao động SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page 18 Khai thác và TN cầu Khoa xây dựng cầu đường 3.3 Kết quả thí nghiệm Hình 3.2: Biểu đồ đo giao động đại diện khi kích thích lần 1 Hình 3.3: Biểu đồ đo giao động đại diện khi kích thích lần 2 SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page 19 Khai thác và TN cầu. .. Khai thác và TN cầu Khoa xây dựng cầu đường Hình3.4: Biểu đồ đo giao động đại diện khi kích thích lần 3 Hình3.5: Biểu đồ đo giao động đại diện khi kích thích lần 4 Bảng 3.1: Tần số dao động đại diện Lần kích thích 1 2 3 4 Tần số (Hz) 17.25 17.5 16.7 16.9 Tần số cơ bản 17.0875 (Hz) SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page 20 Khai thác và TN cầu Khoa xây dựng cầu đường 3.4 Tính toán lý thuyết... -3 6,8.10 J (cm ) W (Hz) 0.055 21.15 4 40 2.10 3.5 Kết luận Ta thấy sai số của thí nghiệm so với tính toán lý thuyết là 19.2% Sai số khá lớn nên kết quả thí nghiệm chưa thật sự chính xác Có thể do nhiều nguyên nhân như: lắp đặt thiết bị chưa chính xác, ảnh hưởng của dao động bên ngoài… Đặc biệt với việc xử lý kết quả thí nghiệm chưa đạt độ tin cậy cao SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page... được tính theo công thức: δ= | ε itt − ε ilt | 100% ε ilt _ -Kết quả sai số trung bình δ tính theo công thức: SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page 13 Khai thác và TN cầu Khoa xây dựng cầu đường _ δ= ∑δ i i Kết quả thí nghiệm đo độ biến dạng: Tại điểm A: STT 1 2 2 Q (kg) 0.6249 0.9021 1.3574 L (mm) 355 355 355 Kết quả thực tế: Cấp tải Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình ai (mm) 53 53 53 M (kg.mm) 188.72... 67.33 Tính toán sai số: SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page 14 Khai thác và TN cầu STT ε tt 1 2 3 29.33 45.00 67.33 Khoa xây dựng cầu đường ε ilt δ 34.94 50.45 75.91 i 5.61 5.45 8.58 SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC _ δ (%) 16.05 10.80 11.30 Page 15 Khai thác và TN cầu Khoa xây dựng cầu đường 2.2.2 Tính toán độ võng P C M Momen do tai trong P 1180 1 245 y=118 Momen do tai trong...Khai thác và TN cầu Khoa xây dựng cầu đường Bước 3: Đo bề dày thanh treo quả nặng, tiến hành đo 3 lần Bước 4: Chọn 3 vị trí treo quả nặng bất kì trên dầm, đánh dấu bằng bút và đo chiều dài L1 và L2 (chiều dài từ điện trở đến vị trí đã chọn và đánh dấu), mỗi giá trị đo 3 lần SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page 11 Khai thác và TN cầu Khoa xây dựng cầu đường Bước 5: Đo diện tích... tại vị trí treo vật liệu bằng thước cặp Bước 6: Tiến hành đo đọc các giá trị biến dạng tại mỗi vị trí, mỗi vị trí đo 3 lần SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC Page 12 Khai thác và TN cầu Khoa xây dựng cầu đường Mô hình vị trí đo: P A B C 530 1320 2450 3550 2.2 Tính toán lý thuyết tại các vị trí đo 2.2.1 Tính toán biến dạng - Momen gây ra tại các mặt cắt F dán gauge tính theo công thức: M i