Nghiên cứu hiện trạng và đề xuất giải pháp trước sự xâm thực, ăn mòn tự nhiên một số cầu đường sắt ở khu vực Miền Trung

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TRƯỚC SỰ XÂM THỰC, ĂN MÒN TỰ NHIÊN MỘT SỐ CẤU ĐƯỜNG SẮT Ở KHU VỰC MIỀN TRUNG Mã số: B2017-ĐDN02-28 Chủ nhiệm đề tài: TS PHẠM MỸ Đà Nẵng – Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TRƯỚC SỰ XÂM THỰC, ĂN MÒN TỰ NHIÊN MỘT SỐ CẤU ĐƯỜNG SẮT Ở KHU VỰC MIỀN TRUNG Mã số: B2017-ĐDN02-35 Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) PHẠM MỸ Đà Nẵng – Năm 2019 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Tác hại ăn mòn làm giảm chất lượng vật liệu thép (cường độ chịu lực/mô đuyn đàn hồi thép giảm đáng kể), làm giảm tiết diện vị trí hiểm yếu phận kết cấu cầu Do đó, việc bảo trì cầu thép cần thiết, cầu phải đảm bảo giao thông thông suốt cho xe ô tô, xe tải hệ thống đường ray đại diện cho phương tiện quan trọng cho việc vận chuyển hàng hoá dịch vụ xã hội đại Nước ta, đặc biệt khu vực Miền Trung có vị trí địa lý phía Đơng giáp biển, phía Tây bị chắn dãy Trường Sơn nên hàm lượng muối (clorua) khơng khí cao, điều kiện thuận lợi xâm thực, ăn mòn tự nhiên diễn nhanh cơng trình xây dựng kết cấu thép Ví dụ, Thanh Hóa có cầu hàm Rồng; Nghệ An có cầu n Xn; Huế có cầu Sơng Bồ thuộc thị xã Hương Trà, huyện Phong Điền; cầu Nam Ô, TP Đà Nẵng; cầu Chiêm Sơn, Điện Bàn, Quảng Nam; cầu Rù Rì, Quế Sơn, Quảng Nam, v.v., đến Phang Rang có cầu Tháp Chàm Hầu hết cầu bị xâm thực, ăn mòn gây ảnh hưởng đến khả làm việc thẩm mỹ kiến trúc Để đánh giá khả làm việc chúng phải khảo sát mức độ xâm thực, vị trí xâm thực, xây dựng mơ hình phân tích đánh giá lại khả làm việc Từ có sở để đề xuất biện pháp xử lý thích hợp hiệu Cho đến chưa có nghiên cứu đầy đủ cụ thể để đánh giá mức độ an toàn khả làm việc thực tế phận kết cấu cầu đường sắt khu vực Miền Trung xâm thực, ăn mòn tự nhiên nhằm có biện pháp sữa chửa, nâng cấp hay thay hợp lý để đảm bảo điều kiện an toàn, điều kiện kỹ thuật điều kiện kinh tế trình sử dụng Chính vậy, đề tài “Nghıên cứu hıện trạng đề xuất gıảı pháp trước xâm thực ăn mòn tự nhıên số cầu đường sắt khu vực Mıền Trung” cần thiết nhằm khảo sát q trình xâm thực, ăn mòn tự nhiên kết cấu thép cầu đường sắt địa bàn Từ số liệu khảo sát này, mô hình phân tích ăn mòn đề xuất dựa phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) để đánh giá lại khả chịu lực thực tế kết cầu xâm thực, ăn mòn tự nhiên phân tích nguyên nhân, cố ảnh hưởng đến kết cấu cơng trình nhằm mục đích đề xuất biện pháp xử lý hiệu cho cơng trình Chương NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ XÂM THỰC ĂN MÒN CẦU ĐƯỜNG SẮT 1.1 Phân tích đánh giá tình hình nghiên cứu giới Theo báo cáo quan đường đường sắt, cầu thép nhiều quốc gia có cấu trúc cũ Chẳng hạn Mỹ, có 122,000 cầu 615,000 cầu nước cần nâng cấp Một vấn đề tương tự tồn Châu Âu, nơi có 66% số cầu 50 tuổi trở lên [1] Điều cho thấy nhiều cầu khơng tương thích với lưu lượng có tải trọng cường độ giao thơng gây vấn đề khả chịu tải mỏi Có 50,000 cầu đường sắt Nhật Bản, nơi nửa sử dụng 60 năm số cầu qua tuổi 100 Với lão hóa, ăn mòn trở thành ngun nhân gây hư hỏng cầu thép, thiệt hại ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ bền cầu thép [2-4] Một số nghiên cứu thực nghiệm điều tra chi tiết bề mặt bị ăn mòn thực số nhà nghiên cứu vài thập kỷ qua để giới thiệu phương pháp đánh giá sức bền lại thép bị ăn mòn [5-8] Tuy nhiên, để phát triển kỹ thuật đánh giá độ tin cậy, có cách tiếp cận thực nghiệm khơng đủ bề mặt bị ăn mòn thực tế khác Hơn nữa, hạn chế kinh tế, tiến hành kiểm tra cho cấu trúc cầu có tuổi thọ khác ngân sách bảo trì cầu quốc gia Do đó, ngày nay, việc sử dụng phương pháp phân tích số xem đáng tin cậy trình bảo trì sở hạ tầng cầu [9] 1.2 Phân tích đánh giá tình hình nghiên cứu nước Tình hình nghiên cứu ăn mòn hệ thống cầu đường sắt Việt Nam số tác giả đặc biệt quan tâm có nghiên cứu khoa học thiết thực công bố Tác giả Phạm Văn Hệ tập trung nghiên cứu “Phương pháp đánh giá khả chịu mỏi lại dàn cầu thép đường sắt cũ Việt Nam có xét đến ảnh hưởng ăn mòn” [10] Trong nghiên cứu tác giả phát nhiều vết nứt đứt gãy xiên dàn Krupp Đức tác động ăn mòn Một nghiên cứu khác PGS TS Nguyễn Thị Tuyết Trinh [11] Nghiên cứu trình bày số kết đánh giá giải pháp chống ăn mòn tiên tiến có khả áp dụng cho gối thép cơng trình cầu Việt Nam Bài báo nhấn mạnh nghiên cứu giải pháp bảo vệ chống ăn mòn gối thép cấu kiện thép gối cầu nhằm nâng cao tuổi thọ cho cơng trình cầu nói chung cơng trình cầu thị nói riêng vấn đề quan trọng Qua phân tích nghiên cứu nước, khẳng định cách tiếp cận đề tài hướng mới, có ý nghĩa mặt lý luận, khoa học thực tiễn Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH TÁC ĐỘNG ĂN MỊN CẦU THÉP 2.1 Phân tích động lực học phần tử hữu hạn cầu đường sắt 2.2.1 Phương trình chủ đạo tốn a) Phương trình động lực học vật rắn biến dạng Véc tơ vị trí điểm tuỳ ý phần tử chấp nhận mô tả động học thông số đối tượng, phương trình chuyển động thiết lập sau, �[𝜌𝜌𝑖𝑖𝑖𝑖 (𝛿𝛿𝒓𝒓𝑖𝑖𝑖𝑖 )𝑇𝑇 𝒓𝒓̈ 𝑖𝑖𝑖𝑖 ]𝑑𝑑𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 = �(𝛿𝛿𝒓𝒓𝑖𝑖𝑖𝑖 )𝑇𝑇 𝒇𝒇𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑑𝑑𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 + �(𝛿𝛿𝝋𝝋𝑖𝑖𝑖𝑖 )𝑇𝑇 𝒉𝒉𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑑𝑑𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 − �(𝛿𝛿𝜺𝜺𝑖𝑖𝑖𝑖 )𝑇𝑇 𝝈𝝈𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑑𝑑𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 (1) 𝛿𝛿𝛿𝛿 𝑖𝑖𝑖𝑖 = �[𝜌𝜌𝑖𝑖𝑖𝑖 (𝛿𝛿𝒓𝒓𝑖𝑖𝑖𝑖 )𝑇𝑇 𝒓𝒓̈ 𝑖𝑖𝑒𝑒 ]𝑑𝑑𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 = (𝛿𝛿𝒑𝒑𝑖𝑖𝑖𝑖 )𝑇𝑇 𝑴𝑴𝑖𝑖𝑖𝑖 𝒑𝒑̈ 𝑖𝑖𝑖𝑖 (2) 𝑴𝑴𝑖𝑖𝑖𝑖 = (𝑻𝑻𝑖𝑖𝑖𝑖 )𝑇𝑇 � � 𝜌𝜌𝑖𝑖𝑖𝑖 (𝑵𝑵𝑖𝑖𝑖𝑖 )𝑇𝑇 𝑵𝑵𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑑𝑑𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 � 𝑻𝑻𝑖𝑖𝑖𝑖 (3) 𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 Trong phương trình (1), vế trái đại diện cho biến thiên lượng động học 𝛿𝛿𝑇𝑇 𝑖𝑖𝑖𝑖 phần tử như; 𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 Trong 𝜌𝜌𝑖𝑖𝑖𝑖 tỷ trọng vật liệu, ma trận khối lượng 𝑴𝑴𝑖𝑖𝑖𝑖 tính sau, 𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 Số hạng cuối vế phải phương trình (1) đại diện cho biến dạng mơ tả số hạng lực đàn dẻo như, 𝑇𝑇 𝛿𝛿𝑊𝑊 𝑖𝑖𝑖𝑖 = − ��𝛿𝛿𝜺𝜺𝑋𝑋𝑖𝑖𝑖𝑖 � 𝝈𝝈𝑋𝑋𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑑𝑑𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 = −(𝛿𝛿𝒑𝒑𝑖𝑖𝑖𝑖 )𝑇𝑇 𝑸𝑸𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑘𝑘 𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 (4) Trong phương trình (4), 𝑸𝑸𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑘𝑘 sử dụng để mơ tả cho lực đàn dẻo suy rộng, định nghĩa như, 𝑇𝑇 𝜕𝜕𝜺𝜺𝑋𝑋𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑸𝑸𝑖𝑖𝑖𝑖 � 𝝈𝝈𝑋𝑋𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑑𝑑𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑘𝑘 = � � 𝜕𝜕𝒑𝒑𝑖𝑖𝑖𝑖 (5) 𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 Trong động lực học, véc tơ vận tốc góc phần tử 𝑒𝑒 đối tượng 𝑖𝑖 cho sau [12], 𝝎𝝎𝑖𝑖𝑖𝑖 = 𝑮𝑮𝑖𝑖𝑖𝑖 𝒑𝒑̇ 𝑖𝑖𝑖𝑖 (6) 𝛿𝛿𝝋𝝋𝑖𝑖𝑖𝑖 = 𝑮𝑮𝑖𝑖𝑖𝑖 𝛿𝛿𝒑𝒑𝑖𝑖𝑖𝑖 (7) 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝛿𝛿𝑊𝑊𝑓𝑓𝑓𝑓 = (𝛿𝛿𝒑𝒑𝑖𝑖𝑖𝑖 )𝑇𝑇 � �(𝑺𝑺𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑻𝑻𝑖𝑖𝑖𝑖 )𝑇𝑇 𝒇𝒇𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑑𝑑𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 + �(𝑮𝑮𝑖𝑖𝑖𝑖 )𝑇𝑇 𝒉𝒉𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑑𝑑𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 � = (𝛿𝛿𝒑𝒑𝑖𝑖𝑖𝑖 )𝑇𝑇 𝑸𝑸𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑓𝑓 (8) 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑸𝑸𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑓𝑓 = �(𝑺𝑺 𝑻𝑻 ) 𝒇𝒇 𝑑𝑑𝑉𝑉 + �(𝑮𝑮 ) 𝒉𝒉 𝑑𝑑𝑉𝑉 (9) 𝑖𝑖𝑖𝑖 Trong đó, 𝑮𝑮 đánh giá hệ toạ độ tồn cục, véc tơ xoay mơ tả biểu thức sau, Vì vậy, cơng ngoại lực mô men thay đổi chuyển vị véc tơ vị trí tồn cục 𝛿𝛿𝒓𝒓𝑖𝑖𝑖𝑖 véc tơ xoay 𝛿𝛿𝝋𝝋𝑖𝑖𝑖𝑖 phương trình (1) viết như, 𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 Trong đó, 𝑸𝑸𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑓𝑓 ngoại lực tác động bao gồm lượng thân đối tượng, cho phương trình sau, 𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑉𝑉 𝑖𝑖𝑖𝑖 Thay phương trình (2), (4) (9) vào (1), phương trình chuyển động phần tử nhận dạng cô đọng như, (10) 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑴𝑴𝑖𝑖𝑖𝑖 𝒑𝒑̈ 𝑖𝑖𝑖𝑖 = 𝑸𝑸𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑘𝑘 + 𝑸𝑸𝑓𝑓 b) Phương trình động lực học vật rắn tuyệt đối Bánh xe lửa tàu hoả có độ cứng lớn so sánh với phận kết cấu khác cầu Vì mơ phỏng, bánh xe tàu hoả xem xét vật rắn tuyệt đối cứng Trong phân tích động lực học, động bánh xe tàu lửa 𝑖𝑖 mô tả hệ toạ độ suy rộng viết như, 𝑖𝑖 𝑖𝑖 𝑖𝑖 𝑇𝑇 𝑖𝑖 𝑖𝑖 𝑖𝑖 𝑇𝑇 𝑖𝑖 𝑖𝑖 (𝒓𝒓̇ ) 𝑴𝑴 𝒓𝒓̇ + (𝒑𝒑̇ ) 𝑱𝑱 𝒑𝒑̇ 2 𝑻𝑻𝑖𝑖 = (11) Trong đó, 𝑴𝑴 𝑱𝑱 lần lược ma trân khối lượng đường chéo, ten xơ quán tính định nghĩa số hạng hệ toạ độ toàn cục sau, 𝑚𝑚𝑖𝑖 𝑴𝑴𝑖𝑖 = � 0 𝑚𝑚𝑖𝑖 0 �, 𝑱𝑱𝑖𝑖 = 𝑨𝑨𝑖𝑖 𝑰𝑰𝑖𝑖 (𝑨𝑨𝑖𝑖 )𝑇𝑇 𝑚𝑚𝑖𝑖 (12) Trong đó, 𝑰𝑰𝑖𝑖 biểu thị cho ten xơ quán tính đối tượng 𝑖𝑖 𝑡𝑡ℎ , 𝑨𝑨𝑖𝑖 ma trận hoán chuyển định nghĩa bốn số hạng Euler như: 𝒑𝒑𝑖𝑖 = �𝑝𝑝0𝑖𝑖 𝑝𝑝1𝑖𝑖 𝑝𝑝2𝑖𝑖 𝑝𝑝3𝑖𝑖 �, ma trận hoán chuyển cho như, 𝑖𝑖 𝑖𝑖 ⎡1 − 2�𝑝𝑝2 � − 2�𝑝𝑝3 � 𝑖𝑖 𝑖𝑖 𝑖𝑖 𝑖𝑖 𝑖𝑖 ⎢ 𝑨𝑨 = 2�𝑝𝑝1 𝑝𝑝2 − 𝑝𝑝0 𝑝𝑝3 � ⎢ ⎣ 2�𝑝𝑝1𝑖𝑖 𝑝𝑝3𝑖𝑖 − 𝑝𝑝0𝑖𝑖 𝑝𝑝2𝑖𝑖 � 2�𝑝𝑝1𝑖𝑖 𝑝𝑝2𝑖𝑖 − 𝑝𝑝0𝑖𝑖 𝑝𝑝3𝑖𝑖 � 1− 2�𝑝𝑝1𝑖𝑖 � 2�𝑝𝑝2𝑖𝑖 𝑝𝑝3𝑖𝑖 − − 2�𝑝𝑝3𝑖𝑖 � 𝑝𝑝0𝑖𝑖 𝑝𝑝1𝑖𝑖 � 2�𝑝𝑝1𝑖𝑖 𝑝𝑝3𝑖𝑖 − 𝑝𝑝0𝑖𝑖 𝑝𝑝2𝑖𝑖 � ⎤ ⎥ ⎥ 2 − 2�𝑝𝑝1𝑖𝑖 � − 2�𝑝𝑝2𝑖𝑖 � ⎦ 2�𝑝𝑝2𝑖𝑖 𝑝𝑝3𝑖𝑖 − 𝑝𝑝0𝑖𝑖 𝑝𝑝1𝑖𝑖 � (13) Phương trình chuyển động vật rắn tuyệt đối cứng xây dựng dạng phổ biến phương trình chuyển động Lagrange với toạ độ suy rộng độc lập Ngồi ra, phương trình chuyển động tính đến ràng buộc 𝑇𝑇 tham số Euler, �𝒑𝒑𝑖𝑖 � 𝒑𝒑𝑖𝑖 − = 0, cách sử dụng kết hợp với nhân tử Lagrange 𝜏𝜏 𝑖𝑖 Cuối hệ phương trình chuyển động vật thể tuyệt đối cứng nhận [12], 𝑇𝑇 𝑇𝑇 𝑖𝑖 𝑖𝑖 ⎧ 𝑑𝑑 �𝜕𝜕𝑇𝑇 � − �𝜕𝜕𝑇𝑇 � = 𝑭𝑭𝑖𝑖 𝑖𝑖 ⎪𝑑𝑑𝑑𝑑 𝜕𝜕𝒓𝒓̇ 𝑖𝑖 𝜕𝜕𝒓𝒓 𝑇𝑇 (14) 𝑇𝑇 ⎨ 𝑑𝑑 𝜕𝜕𝑇𝑇 𝑖𝑖 𝜕𝜕𝑇𝑇 𝑖𝑖 ⎪ � 𝑖𝑖 � − � 𝑖𝑖 � + 2𝒑𝒑𝑖𝑖 𝜏𝜏 𝑖𝑖 = 2(𝑮𝑮𝑖𝑖 )𝑇𝑇 𝒏𝒏𝑖𝑖 𝜕𝜕𝒑𝒑 ⎩ 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝜕𝜕𝒑𝒑̇ Trong 𝑭𝑭𝑖𝑖 lực suy rộng tác động lên đối tượng 𝑖𝑖, 𝑮𝑮𝑖𝑖 ma trận phụ thuộc cách tuyến tính vào bốn thông số Euler, cho phương trình, 𝒏𝒏𝑖𝑖 mơ mem lực suy rộng 𝑭𝑭𝑖𝑖 trọng tâm khối lượng 𝑴𝑴𝑖𝑖 𝒓𝒓̈ 𝑖𝑖 + (𝐂𝐂𝒓𝒓𝒊𝒊 )𝑇𝑇 λ = 𝑭𝑭𝑖𝑖 � 𝑖𝑖 𝑖𝑖 𝑇𝑇 𝑱𝑱 𝒑𝒑̈ + �𝐂𝐂𝒑𝒑𝒊𝒊 � λ = 𝑸𝑸𝑖𝑖𝑟𝑟 + 𝑸𝑸𝑖𝑖 (15) 𝑖𝑖 𝑇𝑇 𝑖𝑖 Trong λ véc tơ 𝑚𝑚 nhân tử Lagrange, 𝑸𝑸𝑖𝑖 = 2�𝑮𝑮 � 𝒏𝒏 lực suy rộng 𝒑𝒑𝑖𝑖 , 𝑸𝑸𝑖𝑖𝑟𝑟 = −𝑱𝑱̇𝑖𝑖 𝒑𝒑̇ 𝑖𝑖 + 𝜕𝜕𝑻𝑻𝑖𝑖 ⁄𝜕𝜕𝒑𝒑𝑖𝑖 véc tơ vận tốc bậc hai xuất đạo hàm động toạ độ suy rộng đối tượng 𝑖𝑖𝑡𝑡ℎ thời gian c) Mô tả điều kiện tiếp xúc ray bánh tàu hoả Giả sử 𝑃𝑃𝑖𝑖 𝑃𝑃𝑗𝑗 hai điểm có tiềm tiếp xúc với nằm ray bánh xe lửa tương ứng (xem Hình 1) Body j (Bánh xe hoả) yj Oj xj zj Y Z Body j (Bánh xe hoả) yj xj Oj Pj X d a) yi Oi zi yi Pi Body i (Ray) xi Oi xi Pj n Pi t Body i (Ray) b) Hình Cơ chế tiếp xúc: a) Bánh xe lửa ray tách nhau; b) Bánh xe lửa ray tiếp xúc Ngoài ra, 𝛿𝛿 thâm nhập bánh xe lửa ray đánh giá điểm tiếp xúc từ biến trạng thái ray hệ thống bánh tàu hoả cho (xem Hình 1), 𝛿𝛿 = �𝒅𝒅𝑇𝑇 𝒅𝒅 (16) 𝑓𝑓𝑛𝑛 = 𝑘𝑘𝑘𝑘 + 𝑐𝑐𝛿𝛿̇ (17) 𝜇𝜇 = 𝜇𝜇𝑑𝑑 + (𝜇𝜇𝑠𝑠 − 𝜇𝜇𝑑𝑑 )𝑒𝑒 −𝛽𝛽|𝑣𝑣𝑡𝑡| (18) 𝑣𝑣𝑛𝑛 = (𝒓𝒓̇ 𝑖𝑖𝑖𝑖 − 𝒓𝒓̇ 𝑗𝑗𝑗𝑗 )𝑇𝑇 𝒏𝒏, 𝑣𝑣𝑡𝑡 = (𝒓𝒓̇ 𝑖𝑖𝑖𝑖 − 𝒓𝒓̇ 𝑗𝑗𝑗𝑗 )𝑇𝑇 𝒕𝒕 𝑘𝑘 ̇ 𝑘𝑘 � 𝑘𝑘𝑘𝑘 (19) 𝒇𝒇𝒊𝒊 = 𝑓𝑓𝑛𝑛 𝒏𝒏 + 𝑓𝑓𝑡𝑡 𝒕𝒕 𝒎𝒎𝒊𝒊 = 𝒔𝒔�𝑖𝑖𝑖𝑖 × 𝒇𝒇𝒊𝒊 𝒇𝒇𝒋𝒋 = −𝒇𝒇𝒊𝒊 𝒎𝒎𝒋𝒋 = −𝒔𝒔�𝑗𝑗𝑗𝑗 × 𝒇𝒇𝒊𝒊 (20) Lực tiếp xúc điểm tiếp xúc xác định sử dụng mơ hình lực tiếp xúc Kelvin-Voigt xem xét hàm với đối số thâm nhập ray bánh xe 𝛿𝛿, nhận [13], Trong 𝑓𝑓𝑛𝑛 lực pháp tuyến, 𝛿𝛿̇ tốc độ thâm nhập bánh xe hoả ray, 𝑘𝑘 𝑐𝑐 lần lược hệ số hệ số độ cứng tiếp xúc cản nhớt Sự xác định lực pháp tuyến lực tiếp xúc trượt thường sử dụng mô hình Coulobm để làm mịn chuyển đổi hệ số ma sát tĩnh (𝜇𝜇𝑠𝑠 ) hệ số ma sát động (𝜇𝜇𝑑𝑑 ), Trong 𝛽𝛽 số phá hoại, vận tốc vô hướng pháp tuyến tiếp tuyến hai điểm tiềm tiếp xúc 𝑃𝑃𝑖𝑖 𝑃𝑃𝑗𝑗 tính như, 𝑘𝑘𝑘𝑘 Trong 𝒓𝒓̇ = 𝒓𝒓̇ + 𝑨𝑨 𝒔𝒔 với (𝑘𝑘 = 𝑖𝑖, 𝑗𝑗) vận tốc điểm tiếp xúc ray bánh xe hoả, 𝒏𝒏 véc tơ đơn vị pháp tuyến, định nghĩa 𝒏𝒏 = 𝒅𝒅⁄‖𝒅𝒅‖ Ở 𝒕𝒕 véc tơ đơn vị tiếp tuyến nhận cách xoay véc tơ 𝒏𝒏 ngược chiều kim đồng hồ góc 900 Tất tham số phương trình (19) định nghĩa Hình Hợp lực tiếp xúc mô men trọng tâm khối lượng đối tượng 𝑖𝑖 𝑗𝑗 xác định cách tương ứng hai phương trình (20), (21), (21) d) Phương trình động lực học hệ thống Tích hợp phương trình động lực học ray, hệ thống cầu (phương trình (10)), bánh xe hoả (phương trình (15)) hệ phương trình ràng buộc (phương trình (20) (21)) cách sử dụng phương pháp nhân tử Lagrange, hệ lực ràng buộc mô tả hệ phương trình chuyển động nhận như, � 𝑻𝑻 𝐌𝐌𝐪𝐪̈ + �𝐂𝐂𝑞𝑞 � λ − 𝑸𝑸𝑘𝑘 − 𝑸𝑸𝑓𝑓 = 𝟎𝟎 𝐂𝐂𝑞𝑞 𝐪𝐪̈ − 𝑸𝑸𝑣𝑣 = 𝟎𝟎 (22) Trong đó, 𝐌𝐌 ma trận khối lượng hệ thống, 𝑸𝑸𝑘𝑘 véc tơ lực đàn dẻo suy rộng đối tượng vật rắn biến dạng; 𝑸𝑸𝑓𝑓 véc tơ lực suy rộng bao gồm: ngoại lực, trọng lực, véc tơ vận tốc cầu phương lực quán tính trường hợp sử dụng cơng thức tham chiếu hệ toạ độ di động; 𝐂𝐂𝑞𝑞 mô rả ma trận Jacobian hệ phương trình ràng buộc toạ độ suy rộng; λ véc tơ nhân tử Lagrange, sử dụng giải lực ràng buộc; 𝑸𝑸𝑣𝑣 mô tả cho véc tơ vận tốc cầu phương, nhận cách đạo hàm hai lần phương trình ràng buộc thời gian, nhận phương trình cho đây, 𝑸𝑸𝑣𝑣 = − �𝐂𝐂𝑡𝑡𝑡𝑡 + ��𝐂𝐂𝑞𝑞 𝒒𝒒̇ �𝒒𝒒 + 𝟐𝟐𝐂𝐂𝑞𝑞𝑞𝑞 � 𝒒𝒒̇ � (23) 2.2 Lý thuyết độ tin cậy kết cấu 2.2.1 Chỉ số độ tin cậy Chỉ số độ tin cậy ký hiệu 𝛽𝛽, sử dụng để định nghĩa số an tồn Chỉ số độ tin cậy tính từ nghiên cứu Cornell [14, 15], cụ thể cho như: 𝛽𝛽 = 𝜇𝜇R − 𝜇𝜇Q �𝜎𝜎𝑅𝑅2 + 𝜎𝜎𝑄𝑄2 (24) Trương hợp, 𝑔𝑔(𝑅𝑅, 𝑄𝑄) < 0, điều minh chứng cho phá hoại kết cấu, khả chịu lực kết cấu không an tồn Vì vậy, xác xuất phá hoại biểu diễn như: 𝑃𝑃𝑓𝑓 = 𝑃𝑃[(𝑄𝑄 − 𝑅𝑅) < 0] = 𝑃𝑃(𝑅𝑅 < 𝑄𝑄) = 𝑃𝑃(𝑔𝑔 < 0) (25) 𝑃𝑃𝑓𝑓 = Φ(−𝛽𝛽) (26) Dưới giả thiết vể xem xét hàm trạng thái giới hạn phân bố chuẩn biến ngẫu nhiên không tương quan với nhau, số độ tin cậy liên quan đến xác xuât phá hoại cho như: Trong đó, Φ hàm phân bố chuẩn Giá trị trung bình định nghĩa mô men loại quanh điểm gốc Đối với biến ngẫu nhiên liên tục, giá trị trung bình tính như: +∞ 𝜇𝜇 = � 𝑥𝑥𝑓𝑓𝑥𝑥 (𝑥𝑥)𝑑𝑑𝑑𝑑 (27) −∞ Đối với biến ngẫu nhiên rời rạc, giá trị trung bình xác định bởi, 𝑛𝑛 𝜇𝜇 = � 𝑥𝑥𝑖𝑖 𝑃𝑃𝑖𝑖 (𝑥𝑥𝑖𝑖 ) (28) 𝑖𝑖=1 Phương sai xem mơ men loại hai quanh giá trị trung bình ký hiệu 𝜎𝜎 Đối với biến ngẫu nhiên liên tục, phương sai tính như: +∞ 𝜎𝜎 = � (𝑥𝑥 − 𝜇𝜇)2 𝑓𝑓𝑥𝑥 (𝑥𝑥)𝑑𝑑𝑑𝑑 (29) −∞ Đối với biến ngẫu nhiên rời rạc phương sai tính như, 𝑛𝑛 𝜎𝜎 = �(𝑥𝑥𝑖𝑖 − 𝜇𝜇)2 𝑃𝑃𝑖𝑖 (𝑥𝑥𝑖𝑖 ) 𝑖𝑖=1 (30) 2.2.2 Hàm trạng thái giới hạn Hàm trạng thái giới hạn hàm mô tả biên khả chịu tải mong muốn không mong muốn kết cấu Có dạng trạng thái giới hạn việc tính tốn xác định độ tin cậy kết cấu: Trạng thái giới hạn tới hạn (Ultimate limit states-ULSs); b) Trạng thái giới hạn sử dụng (Serviceability limit states-SLSs); c) Trạng thái giới hạn mỏi (Fatigue limit states-FLSs) Trong nghiên cứu tập trung phân tích trạng thái giới hạn tới hạn, trạng thái biểu diễn dạng tổng quát như: 𝑔𝑔(𝑅𝑅, 𝑄𝑄) = 𝑅𝑅 − 𝑄𝑄 (31) 𝐶𝐶 = 𝐴𝐴 𝐵𝐵𝑡𝑡 (32) 2.3 Mơ hình ăn mòn Trong thực tế, loại ăn mòn phụ thuộc vào mơi trường vị trí xây dựng, ví dụ mơi trường khơ, ẩm hay ướt Quá trình thực nghiệm, qua nghiên cứu trước chia thành hai cách tiếp cận để ước lượng thâm nhập ăn mòn dầm thép Tiếp cận Komp, 1987 [16, 17], theo cách tiếp cận lan truyền an mòn thép mơ tả dạng hàm mũ trình bày phương trình sau: Trong đó, C tốc độ thâm nhập ăn mòn trung bình tính đơn vị micro mét; t thời gian ăn mòn tính năm; A B hai tham số xác định từ việc phân tích liệu thí nghiệm Tham số A B xác định Bảng 1, sử dụng cho việc phân tích ăn mòn nghiên cứu Bảng Tham số thống kê 𝐴𝐴 𝐵𝐵 [18] Thép bon Thép chống ăn mòn 𝑨𝑨 𝑩𝑩 𝑨𝑨 𝑩𝑩 Môi trường nông thôn 34.0 0.65 33.3 0.498 Giá trị trung bình (𝜇𝜇) 0.09 0.10 0.34 0.09 Hệ số biến động (𝜎𝜎/𝜇𝜇) NA NA -0.05 NA Hệ số tương quan (𝜌𝜌𝜌𝜌𝜌𝜌) Môi trường đô thị 80.20 0.593 50.7 0.567 Giá trị trung bình (𝜇𝜇) 0.42 0.40 0.30 0.37 Hệ số biến động (𝜎𝜎/𝜇𝜇) NA 0.19 NA Hệ số tương quan (𝜌𝜌𝜌𝜌𝜌𝜌) 0.68 Môi trường biển 70.6 0.789 40.2 0.557 Giá trị trung bình (𝜇𝜇) 0.66 0.49 0.22 0.10 Hệ số biến động (𝜎𝜎/𝜇𝜇) NA -0.45 NA Hệ số tương quan (𝜌𝜌𝜌𝜌𝜌𝜌) -0.31 Tham số Tiếp cận Park, 1997 [19], theo cách tiếp cận Park đề xuất dạng đường cong với tốc độ ăn mòn đánh giá cao, trung bình thấp, cụ thể mơ tả Hình Do xam thuc an mon [µm] 3000 An mon cao An mon trung binh An mon thap 2500 2000 1500 1000 500 0 20 40 60 80 Thoi gian an mon [nam] 100 120 Hình Đường cong ăn mòn Park, 1997 [19] Chương MƠ HÌNH TẢI TRỌNG, PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT CẤU 3.1 Mô tả cầu đường sắt khảo sát Trong nghiên cứu tiến hành khảo sát cầu đường sắt địa bàn tỉnh Khánh Hoà: cầu Hiệp Mỹ cầu Sơng Trường Hình Mơ tả cầu bố trí thiết bị đánh giá ứng xử cầu Hình học cầu khảo sát nghiên cứu nầy lấy theo hồ sơ thiết kế cầu Sông Trường Km 1342+353, tuyến đường sắt Hà Nội – TP Hồ Chí Minh thuộc tỉnh Khánh Hòa, Pháp xây dựng trước năm 1936 Cầu gồm hai nhịp độ nhịp 21.0 31.0 mét xem Hình Vì cầu yếu nên đơn vị quản lý cầu đề nghị bổ sung trụ tạm nhịp Cả hai nhịp sử dụng hai hệ giàn chủ (main truss system) để chịu tải trọng thẳng đứng, khoảng cách chúng 4,36 mét có biên hình đa giác Thanh cánh hệ giàn chủ liên kết với 11 cross girders, liên kết với vertical hangers nằm hệ giàn chủ Hệ dầm ngang chia nhịp 21.0 m làm khoang khoang có kích thước 3.5 mét, đồng thời chia nhịp 31.0 met làm khoang khoang có kích thước 3.875 mét, tiết diện hệ dầm ngang cho Hình Hình a) tiết diện dầm ngang, b) Hình Biên dạng vết ăn mòn tiết diện dầm dọc Hệ thống tà vẹt đặt lên hai dầm dọc giữa, hệ thống ray đặt hệ tà vẹt trực tiếp tiếp nhận tải trọng đoàn tàu truyền vào hệ dầm dọc Sau hệ dầm dọc phân tải trọng nhận vào hệ dầm ngang hệ dầm ngang truyền lực hai hệ dàn chủ thiết kế có dạng vành lược (dàn cong) 3.2 Phân tích mơ hình tải trọng a) Tĩnh tải Tĩnh tải: bao gồm trọng lượng thân cầu thép, tà vẹt ray Giá trị trung bình tải trọng thành phần tính dựa hệ số độ lệch λ, giá trị tải trọng thiết kế thành phần Trong nghiên cứu giá trị độ lệch hệ số biến động xác định từ nghiên cứu Nowak [20], cho Bảng 2: Bảng Hệ số độ lệch hệ số biến động tĩnh tải Dạng cơng trình Hệ số độ lệch (λ) Hệ số biến động (𝑽𝑽𝑫𝑫 ) Nhà cửa 1.00 0.08-0.10 Cầu 1.03-1.05 0.08-0.10 b) Hoạt tải tải động lực học Đối với hệ thống đường ray tàu hỏa Việt Nam, khổ ray mét, tải trọng đầu máy, toa hành khách toa hàng khảo sát điều kiện bất lợi với thông số cụ thể như: tải trọng đầu máy Đông Phương Hồng (ĐM 19E) nặng 81.4 tấn, toa khách toa hàng tải trọng nặng 48 tấn, tải trọng trục đầu máy toa xe phân bố 14 tấn/trục, tải trọng phân bố 4.1 tấn/m Tải trọng phân bố trục đầu máy, toa khách toa hàng minh họa hình đây: Hình Tải trọng trục đầu máy tàu hỏa Hình Tải trọng trục toa hàng Hình Tải trọng trục toa khách 3.3 Khảo sát đo đạt ăn mòn cầu Hình dạng vệt ăn mòn xác định thông qua hệ thống đểm lưới bề mặt vết ăn mòn tạo Hình 11 Độ sâu vết ăn mòn điểm lưới tiến hành đo đạt sử dụng digital depth micrometer in accordance with method B in ASTM D4417 – 11, nút lưới đo lần sau lấy giá trị trung bình Kết đo đạt điển hình chiều sâu nút lưới vệt ăn mòn cánh dầm ngang DN-3 ký hiệu Hình 12 Kết đo đạt trình bày Hình 9-a Trong nghiên cứu standard least-squares surface fitting techniques using the multiple regression analysis [21] sử dụng Kết the fitting surface of vết ăn mòn trình bày Hình 9-b Hình Số liệu đo đạt mơ hình hình học vết ăn mòn điển hình 3.4 Phân tích ảnh hưởng ăn mòn phương pháp phần tử hữu hạn 3.4.1 Xây dựng mơ hình ăn mòn Mơ hình ăn mòn cầu khảo sát thực tế, đo đạt kích thước vết ăn mòn chủ yếu vị trí, biên dạng chiều sâu xác vết ăn mòn trình bày phần 3.3 Sau sử dụng số liệu đo đạt để xây dựng mơ hình hình học tương đối xác với vết ăn mòn thực tế để mơ đánh giá khả làm việc lại kết cấu Hình 10 Ăn mòn mã góc đầu cầu Hình 11 Ăn mòn cánh dầm ngang Một nghiên cứu Zahiraniza chương 28 sách Developments in Corrosion Protection [22] đề nghị sử dụng hình dạng mặt cắt ngang vết ăn mòn có dạng as a rectangle to parabolic and average of rectangular and parabolic shapes Trong nghiên cứu thiên hướng an tồn lý tưởng hố mặt cắt ngang vết ăn mòn có dạng hình chữ nhật xem Hình nghiên cứu Cosham [23] Kết quả đo đạt sau xử lý tính tốn cho Hình 10 Hình 11 3.4.2 Mơ hình phần tử hữu hạn 10 Hệ thống cầu thép sử dụng phần tử dựa lý thuyết tọa độ nút tuyệt mô hình tốn học mơ tả chương để phát sinh lưới cho cầu thép Đối với hệ thống tà vẹt ray có hình học dạng khối, nên việc sử dụng phần tử khối nút để phát sinh lưới phù hợp kết xác có độ tin cậy cao Đối với bánh xe lửa sử dụng phần tử tuyệt đối cứng để phát sinh lưới 3.4.3 Mơ hình vật liệu Trong nghiên cứu nầy, mơ hình vật liệu thép sử dụng thiết kế cầu mơ hình đàn dẻo với tiêu chuẩn chảy dẻo Von-Mises sử dụng để mô tả ứng xử vật liệu thép Trong đó, số liệu học mơ hình ăn mòn cầu thép cho Bảng Thép ray đường sắt Việt Nam sử dụng chủ yếu loại P38 P43 với vật liệu rail U71Mn/50Mn/45Mn cho Bảng Tính chất lý gỗ làm tà vẹt lấy theo TCVN 1462– 86 TCVN 1072:1971 Bảng Tính chất vật liệu cầu Structures Initial corrsion Bridge Current state of corrosion Rail Sleeper Young’s modulus 𝐸𝐸 [𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺] 206 Poison’s ratio ν [−] 168 207 7.5 0.3 Yield Ultimate stress stress 𝜎𝜎𝑌𝑌 [𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀] 𝜎𝜎𝑈𝑈 [𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀] 358.705 518.129 0.278 286.964 393.778 0.3 0.35 640 - 880 - Elongation [%] Density [𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚3 ] ≥ 8% 7800 (15-35)% 7800 7800 1100 ≥ 10% - 3.4.4 Điều kiện biên Các kết cấu gối cấu tạo để nhịp dầm làm việc hoàn toàn giống cấu tạo gối dầm liên tục Với cấu tạo hồn tồn mơ hình hóa điều kiện biên mơ hình cầu phân tích số, làm cho mơ hình số làm việc tương tự với mơ hình làm việc thực tế hệ dầm 3.5 Phân tích kết mơ Hệ thống kết cấu cầu gồm hệ dầm dọc dầm ngang hệ cong/vành lược hệ giằng xiên khác Trong hệ thống kết cấu gồm hệ dầm dọc dầm ngang ký hiệu cho Hình 12 Để phân tích tồn kết cấu cầu làm cho khối lượng báo lớn, phương pháp đánh giá ảnh hưởng ăn mòn đến làm việc phận kết cấu cầu hoàn toàn giống Do báo chọn kết cấu quan trọng dầm dọc DD1, nơi có hệ thống tà vẹt ray đặt trực tiếp để phân tích Dầm ngang DN1 Dầm ngang DN2 Dầm ngang DN3 Dầm dọc DD1 Dầm ngang DN4 Dầm dọc DD1 Dầm ngang DN5 Dầm ngang DN4 Dầm ngang DN3 Dầm ngang DN2 Dầm ngang DN1 Dầm dọc DD2 Dầm dọc DD2 Hình 12 Mặt ký hiệu hệ kết cấu (dầm dọc dầm ngang) cầu Từ kết phân tích chuyển vị ứng suất đánh giá suy giảm khả làm việc cầu 11 3.5.1 Tĩnh tải a) Phân tích chuyển vị cầu tác dụng tĩnh tải bao gồm trọng lượng thân cầu, tà vẹt ray Kết cho thấy chuyển vị (xem Hình 13) dầm thời điểm ban đầu chưa bị ăn mòn 0.719 𝑚𝑚𝑚𝑚, chuyển vị thời điểm cầu bị ăn mòn với biên dạng chiều sâu vết ăn mòn trình bày phần mơ 1.04 𝑚𝑚𝑚𝑚 Như chuyển vị vượt 44.1% Điều chứng tỏ theo tuổi thọ cầu, dầm cầu bị ăn mòn làm suy giảm tiết diện chịu lực, làm giảm độ cứng chống uốn dẫn đến chuyển vị tăng 3.5x107 0.0 Chuyen vi chua an mon Chuyen vi an mon hien tai 3.0x107 2.5x107 Ung suat [N/m2] Chuyen vi [m] -2.0x10-4 -4.0x10-4 -6.0x10-4 -8.0x10-4 2.0x107 1.5x107 1.0x107 5.0x106 -1.0x10-3 10 15 20 25 0.0 30 Chieu dai nhip dam [m] Hình 13 So sánh chuyển vị dầm tĩnh tải chưa ăn mòn ăn mòn 10 15 20 25 30 Chieu dai nhip dam [m] Hình 14 So sánh ứng suất Von-misses dầm tĩnh tải chưa ăn mòn ăn mòn b) Phân tích ứng suất Von-misses cầu tác dụng tĩnh tải bao gồm trọng lượng thân cầu, tà vẹt ray Ứng suất phân bố dầm DD1 phân tích Hình 14 Ứng suất phân bố lớn khu vực dầm, đỉnh ứng suất dầm nằm vị trí dầm ngang Do dạng biểu đồ ứng suất thay đổi liên tục Hình 14, ứng suất lớn dầm lúc chưa ăn mòn 22.9 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀, ứng suất lớn dầm thời điểm dầm bị ăn mòn 32.6 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 Như dầm bị ăn mòn, tiết diện mặt cắt ngang bị thu nhỏ ứng suất phân phối lại diện tích mặt cắt ngang nhỏ Do ứng suất có xu hướng tăng, trường hợp ứng suất tăng 42.4% Ngun nhân ứng suất tăng cao hồn tồn tương tự chuyển vị Hình 15 Hình 16 cho thấy phổ phân bố ứng suất lúc dầm chưa bị ăn mòn bị ăn mòn thời điểm (110 năm) Kết phân tích cho thấy ăn mòn yếu tố quan trọng làm cho phân bố ứng suất không đồng đều, gậy tập trung ứng suất cao tiết diện bị ăn mòn làm thu hẹp Đây nguyên nhân làm giảm khả chịu lực kết cấu thép bị ăn mòn Khi vết ăn mòn khơng có biện pháp xử lý khắc phục, đến thời điểm định ứng suất tập trung vị trí ăn mòn cao giới hạn chảy thép dẫn đến kết cấu bị biến dạng lớn gây phá hoại 12 Hình 15 Phổ phân bố ứng suất dầm chưa ăn mòn tĩnh tải Hình 16 Phổ phân bố ứng suất dầm ăn mòn tĩnh tải c) Phân tích ứng suất tiếp cầu tác dụng tĩnh tải bao gồm trọng lượng thân cầu, tà vẹt ray Ứng suất tiếp phân bố dầm DD1 cho Hình 17, kết cho thấy ứng suất tiếp tập trung cao hai gối dầm vị trí có dầm ngang gác vào Ứng suất tiếp phần lớn bụng dầm chịu, kết cho thấy dầm chưa bị ăn mòn ứng suất tiếp gối vị trí dầm ngang gác vào phân bố tương đối đồng 6.0x106 Ung suat tiep chua an mon Ung suat tiep tai thoi diem an mon hien tai Ung suat tiep [N/m2] 4.0x106 2.0x10 0.0 -2.0x106 -4.0x106 -6.0x106 -8.0x106 10 15 20 25 30 Chieu dai nhip cau [m] Hình 17 So sánh ứng suất tiếp dầm tĩnh tải chưa ăn mòn ăn mòn Khi dầm bị ăn mòn, đặc biệt q trình khảo sát cho thấy bảng bung vị trí gần gối biên dạng vết ăn mòn rộng so với vị trí nhịp Do ứng suất tiếp vị trí gần gối lớn phân phối lại ứng suất, trường hợp mặt cắt nhịp ứng suất tiếp thấp so với dầm lúc chưa bị ăn mòn Kết phân tích cho thấy ứng suất tiếp lúc chưa bị ăn mòn sau bị ăn mòn lân lượt 5.46 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑎𝑎 7.96 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 Nguyên nhân giải thích phần chuyển vị ứng ứng suất Vonmisses 3.5.2 Hoạt tải tải động lực học a) Phân tích chuyển vị cầu tác dụng tải trọng động lực học đoàn tàu gây Dựa vào biểu đồ ứng xử chuyển vị Hình 18 Hình 19 đánh giá xác ứng xử dầm thời điểm nhằm mang lại kết với độ xác cao Kết thời điểm đánh giá ảnh hưởng vị trí đồn tàu đến chuyển vị kết sử dụng để xây dựng hàm trạng thái dầm việc sử dụng để đánh giá độ tin cậy tốn ăn mòn dầm cầu thép Ở tuổi thọ 110 năm đoàn tải trọng tàu chuyển vị dầm sau bị ăn mòn tăng 38.5% Kết so với chuyển vị dầm tải trọng thân hợp lý 5.0x10-4 Chieu dai dam DD1 [m] Chuyen vi [m] 0.0 10 15 20 25 30 -5.0x10-4 -1.0x10-3 -1.5x10-3 -2.0x10-3 Dam DD1 chua bi an mon, t=0.9288s Dam DD1 da bi an mon hien tai, t=0.9288s Hình 18 So sánh phổ chuyển vị dọc dầm DD1 (dầm dọc biên) mô hình cầu chưa bị ăn 13 mòn (dưới 10 năm) mơ hình cầu bị ăn mòn (t=0.8514s) 1.0x10-3 0.0 Chieu dai dam DD1 [m] 10 15 20 25 30 Chuyen vi [m] -1.0x10-3 -2.0x10 -3 -3.0x10-3 -4.0x10-3 -5.0x10-3 -6.0x10-3 -7.0x10-3 Dam DD1 chua bi an mon hien tai, t=1.548s Dam DD1 da bi an mon hien tai, t=1.548s Hình 19 So sánh phổ chuyển vị dọc dầm DD1 (dầm dọc biên) mơ hình cầu chưa bị ăn mòn (dưới 10 năm) mơ hình cầu bị ăn mòn (t=1.548s) b) Phân tích ứng suất Von-misses cầu tác dụng tải trọng động lực học đoàn tàu gây Tương tự ứng xử chuyển vị, ứng suất lớn (Hình 20 Hình 21) nằm bước thời gian 20, thời điểm ứng suất lúc dầm chưa bị ăn mòn 120 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 ứng suất dầm sau bị ăn mòn thời điểm (110 năm) 169 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 Vậy tập trung ứng suất thời điểm ăn mòn vượt so với thời điểm ban đầu 40.8% 5.0x107 Dam DD1 chua bi an mon, t=0.9288s Dam DD1 da bi an mon hien tai, t=0.9288s Ung suat Von-Mises [N/m2] 4.5x107 4.0x107 3.5x107 3.0x107 2.5x107 2.0x107 1.5x107 1.0x107 5.0x106 0.0 10 15 20 25 30 Chieu dai dam DD1 [m] Hình 20 So sánh phổ ứng suất dọc dầm DD1 (dầm dọc biên) mơ hình cầu chưa bị ăn mòn (dưới 10 năm) mơ hình cầu bị ăn mòn (t=0.8514s) Kết thu hợp lý so với kết trình bày Ứng suất Vonmisses tiêu đánh giá khả làm việc lại kết cấu so sánh với ứng suất tới hạn cho phép dầm Để đánh giá định lượng khả làm việc dầm sử dụng hệ số độ tin cậy (sẽ trình bày mục 3.6) Đối với tải trọng động lực học có đỉnh ứng suất tăng đột ngột gây nguy hiểm lớn dầm Nếu đỉnh ứng suất nằm vị trí tiết diện xung yếu (bị ăn mòn lớn) dẫn đến nguy gây phá huỷ cho dầm cao Từ nhận xét thông qua phổ phân bố ứng suất đánh giá xác vị trí nguy hiểm ăn mòn gây dầm từ đề xuất giải pháp khắc phục Ung suat Von-Mises [N/m2] 1.50x108 Dam DD1 chua bi an mon, t=1.471s Dam DD1 da bi an mon hien tai, t=1.471s 1.25x108 1.00x108 7.50x107 5.00x107 2.50x107 0.00 10 15 20 25 30 Chieu dai dam DD1 [m] 14 Hình 21 So sánh phổ ứng suất dọc dầm DD1 (dầm dọc biên) mơ hình cầu chưa bị ăn mòn (dưới 10 năm) mơ hình cầu bị ăn mòn (t=0.8514s) 3.6 Đánh giá độ tin cậy 3.6.1 Xây dựng hàm trạng thái khả chịu uốn dầm DD1 Dựa phương trình (31), hàm trạng thái khả chịu uốn dầm DD1được cho sau: (33) 𝑔𝑔(𝑅𝑅, 𝑄𝑄) = 𝐹𝐹𝑦𝑦 − 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 − 𝜎𝜎𝑑𝑑𝑑𝑑 Trong đó, 𝐹𝐹𝑦𝑦 ứng suất chảy thép, 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 ứng suất tĩnh tải gây ra, 𝜎𝜎𝑑𝑑𝑑𝑑 ứng suất tải động lực gây cho cánh dầm 3.6.2 Xây dựng hàm ứng suất 𝝈𝝈𝒔𝒔𝒔𝒔 với tải trọng tĩnh Trong nghiên cứu ứng suất 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 hàm theo tải trọng 𝑤𝑤𝑠𝑠 chiều dài nhịp dầm 𝑙𝑙 Để xây dựng hàm ứng xuất 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 theo 𝑤𝑤𝑠𝑠 𝑙𝑙 mơ hình khơng thể xác định xác 𝑤𝑤𝑠𝑠 riêng cho dầm DD1 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 hồn tồn xác định từ mơ hình mơ Do 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 xây dựng cách gần dựa vào kỹ thuật hàm số “fit” với 𝑤𝑤𝑠𝑠 chuẩn hố đơn vị để sử dụng tính số độ tin cậy Hàm ứng suất 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 cho sau: 20000000 10000000 Regular Residual of fit_tinhtai B 60 Counts Regular Residual of fit_tinhtai B (34) 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 = 𝑓𝑓(𝑙𝑙)𝑤𝑤𝑠𝑠 80 Regular Residual of fit_tinhtai B -10000000 40 20 -20000000 -15000000 -10000000 -5000000 0 -15000000 5000000 10000000 15000000 -10000000 Residual(I-1) -10000000 10000000 20000000 5000000 10000000 Regular Residual of fit_tinhtai B Regular Residual of fit_tinhtai B Regular Residual of fit_tinhtai B Regular Residual of fit_tinhtai B 0 20000000 10000000 -20000000 -5000000 Regular Residual of fit_tinhtai B 20000000 30000000 40000000 10000000 -10000000 -20000000 100 200 300 Order Fitted Y Hình 22 Đánh giá số dư hàm fit 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 Trong 𝑓𝑓(𝑙𝑙) hàm số fit đa thức từ kết mô ứng suất cánh dầm LG1 Đồ thị hàm số fit đa thức theo tập liệu ứng suất từ mô cho Hình 23 Kết hàm số fit 𝑓𝑓(𝑙𝑙) cho phương trình (35) Các hệ số 𝑎𝑎𝑖𝑖 xác định từ kỹ thuật hàm fit đa thức cho Bảng 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 = 𝑤𝑤𝑠𝑠 � 𝑎𝑎𝑖𝑖 𝑙𝑙𝑖𝑖 𝑖𝑖=0 (35) Để đánh giá mơ hình cách sử dụng phân tích hồi quy hợp lệ hay khơng phương sai sai số phải số chúng phải tồn với giá trị trung bình khơng Hình 22 cho thấy số dư, có giá trị trung bình phương sai khơng số quan sát giá trị fit tập hợp điểm phân bố 15 ngẫu nhiên quanh giá trị khơng, nghĩa số hạng sai số có giá trị trung bình khơng phù hợp để kết luận mơ hình hợp lệ 1.75E8 5E7 Ứng suất pháp cực đại (mô FEM) Poly Fit ứng suất cực đại-Tải trọng động lực 95% Confidence band -Lower confidence limit 95% Confidence band -Upper confidence limit 1.50E8 Ứng suất pháp cực đại [Pa] Ứng suất pháp cực đại [Pa] 4E7 3E7 2E7 1E7 Ứng suất pháp cực đại (mô FEM) Poly Fit ứng suất cực đại-Tĩnh tải 95% Confidence band -Lower confidence limit 95% Confidence band -Upper confidence limit 10 15 20 Chiều dài nhịp cầu [m] 25 1.25E8 1.00E8 7.50E7 5.00E7 2.50E7 0.00 30 10 15 20 Chiều dài nhịp cầu [m] 25 30 Hình 23 Fit hàm số ứng suất 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 với Hình 24 Fit hàm số ứng suất 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 với tĩnh tải tải trọng động lực Bảng Hệ số 𝑎𝑎𝑖𝑖 hàm ứng suất 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 sai số chuẩn Giá trị 5.65279E6 6.65035E6 -1.90316E6 360705.70883 -29723.12153 597.89404 62.38783 -4.51896 0.1152 -0.00106 Hệ số 𝒂𝒂𝒊𝒊 𝑎𝑎0 𝑎𝑎1 𝑎𝑎2 𝑎𝑎3 𝑎𝑎4 𝑎𝑎5 𝑎𝑎6 𝑎𝑎7 𝑎𝑎8 𝑎𝑎9 Độ lệch chuẩn 3.3562E6 6.67305E6 4.04825E6 1.10397E6 162555.25874 14038.19951 731.57416 22.61666 0.38165 0.00271 3.6.3 Xây dựng hàm ứng suất 𝝈𝝈𝒅𝒅𝒅𝒅 với tải trọng đoàn tàu Ứng suất lớn cánh dầm DD1 xác định vị trí đồn tàu di chuyển cầu Các giá trị ứng suất sử dụng để xây dựng hàm ứng suất σdl tải trọng 𝑤𝑤𝑑𝑑 nhịp dầm 𝑙𝑙 Trong trường hợp tải trọng 𝑤𝑤𝑑𝑑 đoàn tàu là 168 Hàm ứng suất tải trọng đoàn tàu σdl xây dựng hoàn toàn tương tự với xây dựng hàm số fit đa thức ứng suất với tải trọng tĩnh 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 Qua kết phân tích ứng suất xác định dạng đồ thị cho hàm số fit cho Hình 24 Dạng hàm số ứng suất σdl tương tự phương trình (35) Các hệ số 𝑎𝑎𝑖𝑖 xác định từ kỹ thuật hàm fit đa thức cho Bảng Bảng Hệ số 𝑎𝑎𝑖𝑖 hàm ứng suất 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 sai số chuẩn Hệ số 𝒂𝒂𝒊𝒊 𝑎𝑎0 𝑎𝑎1 𝑎𝑎2 𝑎𝑎3 𝑎𝑎4 𝑎𝑎5 𝑎𝑎6 Giá trị -2.22555 31.06429 -28.4147 10.0478 -1.80511 0.183856 -0.01094 16 Độ lệch chuẩn 1.79E+01 4.14E+01 2.90E+01 8.59E+00 1.33E+00 1.19E-01 6.37E-03 Giá trị 0.000376 -6.9E-06 5.19E-08 Hệ số 𝒂𝒂𝒊𝒊 𝑎𝑎7 𝑎𝑎8 𝑎𝑎9 Độ lệch chuẩn 2.00E-04 3.42E-06 2.44E-08 Hoàn toàn tương tự phân tích hồi quy để xây dựng hàm ứng suất 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 , số dư có giá trị trung bình phương sai khơng số đánh giá hàm fit hợp lệ biểu đồ đánh giá số dư hàm fit cho Hình 25 7500000 12.5 Regular Residual of fit_hoattai B 10.0 2500000 7.5 Counts Regular Residual of fit_hoattai B Regular Residual of fit_hoattai B 5000000 5.0 -2500000 2.5 -5000000 -7500000 -7500000 0.0 -5000000 -2500000 2500000 5000000 7500000 -5000000 -2500000 2500000 5000000 Regular Residual of fit_hoattai B Residual(I-1) 7500000 Regular Residual of fit_hoattai B Regular Residual of fit_hoattai B Regular Residual of fit_hoattai B Regular Residual of fit_hoattai B 5000000 2500000 -2500000 -5000000 -7500000 0.00E+000 5.00E+007 1.00E+008 1.50E+008 2.00E+008 5000000 -5000000 10 20 Fitted Y Hình 25 Đánh giá số dư hàm fit 𝜎𝜎𝑑𝑑𝑑𝑑 30 Order 3.6.4 Đánh giá số độ tin cậy dầm LG1 Dựa vào kết hàm trạng thái giới hạn (33), với ứng suất tĩnh tải tải trọng đồn phân tích nghiên cứu [24] Thay giá trị nhịp 𝑙𝑙 = 31.04 𝑚𝑚 vào kết hàm trạng thái giới hạn khả chịu uốn dầm LG1 viết lại sau: (36) 𝑔𝑔�𝑤𝑤𝑠𝑠 , 𝑤𝑤𝑑𝑑 , 𝐹𝐹𝑦𝑦 � = 𝐹𝐹𝑦𝑦 − 6440𝑤𝑤𝑠𝑠 − 1760.369𝑤𝑤𝑑𝑑 Trong nghiên cứu giá trị 𝐹𝐹𝑦𝑦 , 𝑤𝑤𝑠𝑠 𝑤𝑤𝑑𝑑 xác định từ tính tốn giá trị thống kê tham khảo nghiên cứu [25] Kết cho bảng đây: Bảng Giá trị giá trị thống kê tham số 𝐹𝐹𝑦𝑦 , 𝑤𝑤𝑠𝑠 𝑤𝑤𝑑𝑑 Tham số 𝐹𝐹𝑦𝑦 (MPa) 𝑤𝑤𝑠𝑠 (KN) 𝑤𝑤𝑑𝑑 (KN) Hệ số độ lệch (λ) Giá trị biểu kiến 1.12 0.85 0.8 370.997 10 168 Hệ số biến thiên (𝑉𝑉) 11.5% 10% 11% Dựa vào cơng thức tính số độ tin cậy (24), ta có 𝛽𝛽 = 2.21, hồn tồn tương tự kết tính tốn độ tin cậy khả chịu uốn, chịu cắt võng cho Hình 26 đến Hình 28 Dựa vào biểu đồ độ tin cậy dễ dàng nhận thấy rằng, 20 năm tuổi đầu cầu độ tin cậy khả chịu uốn, cắt võng không lệch nhiều so với độ tin cậy dầm lúc xây dựng Trong khoảng 20 năm cuối (từ 100 đến 120 năm tuổi cầu) 17 số độ tin cậy khả chịu uốn, cắt võng không chênh lệch lớn Từ kết cho thấy số độ tin cậy giảm sâu khoảng thời gian cầu từ 30 đến 70 năm Điều chứng tỏ khoảng thời gian tốc độ ăn mòn cầu lớn nhất, để phòng chống ăn mòn làm cho cầu xuống cấp nhanh cần tập trung biện pháp phòng chống ăn mòn, tu, bảo trì thời gian cầu từ 30 đến 70 năm tuổi quan trọng, nhằm tăng tuổi thọ cầu 3.0 3.5 Chi so tin cay dam DD1, β Chi so tin cay dam DD1, β 4.0 3.0 2.5 2.0 Chi so tin cay an mon thap Chi so tin cay an mon trung binh Chi so tin cay an mon cao Chi so tin cay an mon cau Hiep My 1.5 1.0 20 40 60 80 100 2.6 Hình 26 Độ tin cậy khả chịu uốn dầm LG1 3.5 Chi so tin cay an mon thap Chi so tin cay an mon trung binh Chi so tin cay an mon cao Chi so tin cay an mon cau Hiep My 2.4 2.2 120 Thoi gian an mon [nam] Chi so tin cay dam DD1, β 2.8 20 40 60 80 100 120 Thoi gian an mon [nam] Hình 27 Độ tin cậy khả chịu cắt dầm LG1 3.0 2.5 2.0 Chi so tin cay an mon thap Chi so tin cay an mon trung binh Chi so tin cay an mon cao Chi so tin cay an mon cau Hiep My 1.5 1.0 20 40 60 80 100 120 Thoi gian an mon [nam] Hình 28 Độ tin cậy khả chịu võng dầm LG1 Kết quả cho thấy số độ tin cậy tuổi cầu 120 năm giảm 43.9%, điều chứng tỏ ảnh hưởng ăn mòn đáng quan ngại đến khả chịu lực cầu Điều có nghĩa chất lượng cầu giảm khoảng 43.9% Với phân tích cho thấy hệ thống cầu đường sắt khu vực Miền Trung nói chung khơng có biện pháp tu bảo dưỡng tuổi sử dụng cầu không 100 năm, điều dẫn đến gây lãng phí lớn 3.7 Phân tích ứng xử 3.7.1 Chuyển vị Cây cầu trước chịu tải trọng di chuyển tàu tác động, cầu bị võng xuống sức nặng Do đó, kết đo chia thành bước : đo độ võng cầu bị ảnh hưởng trọng lượng nó, sau đo độ võng cầu tác động tải trọng di chuyển tàu Độ võng cuối cầu độ lệch tổng cộng tải trọng tàu cầu Kết so sánh với kết mô hiển thị Hình 29 Kết FEA thử nghiệm trường theo lịch sử thời gian hiển thị Hình 29 Kết cho thấy tính quán đáp ứng độ võng FEA thí nghiệm trường Trong số trường hợp kết chúng có chút khác biệt, điều giải thích mơ hình thực tế mơ hình phân tích có số khác biệt : vật liệu cầu 18 gần 90 năm khơng thể hồn tồn đồng nhất, yếu tố mỏi, sai số sản xuất mơ hình phân tích lý tưởng hóa bỏ qua ảnh hưởng chúng Cụ thể, vết ăn mòn nghiên cứu lý tưởng hóa có mặt cắt hình chữ nhật (xem Hình 5) ; lỗi tính tốn máy tính (lỗi làm tròn, lỗi thuật tốn, v.v.) ; lỗi xử lý liệu đo đạc trường ; lỗi ảnh hưởng môi trường đến dụng cụ thiết bị đo lường Nhưng nhìn chung, xu hướng đáp ứng chuyển vị FEA thí nghiệm trường phù hợp Kết chứng minh kết đo lường mô tương đối xác đáng tin cậy Hình 29 Đáp ứng chuyển vị từ Uz1 đến Uz3, từ Uz6 đến Uz8 3.7.2 Ứng suất Kết thu Hình 30 cho thấy tính qn chiều hướng đáp ứng ứng suất kết đo đạt phân tích Một lần kết chứng minh mơ hình phân tích xác đáng tin cậy Ngồi ra, kết phân tích cho thấy ứng suất cực đại xuất kết cấu, đáp ứng ứng suất kết mô lớn kết đo đạt Cụ thể, SL1, kết phân tích ứng suất cao 12,27% so với kết đo, tương tự vị trí SL2 so với SL4 11,07%, 16,08% 8,21% Do đó, mơ hình phân tích chọn để đánh giá khả chịu lực lại cầu, kết có xu hướng an tồn Hình 30 Đáp ứng ứng suất từ SL1 đến SL4 Hình 31 Độ võng giàn dầm dọc cầu thời điểm ban đầu bị ăn mòn 3.7.3 Đánh giá khả chịu lực lại cầu Kết Hình 31 cho thấy độ võng lớn hệ giàn thời điểm thi công 3,68mm, độ võng cho phép cầu theo tiêu chuẩn chuẩn TCVN 5555: 2012 25,8mm Kết độ võng 19 cầu thời điểm khảo sát, vào năm 2018, sau cầu bị công ăn mòn 4,84mm Do đó, độ võng cầu sau ăn mòn vượt khoảng 24% so với cầu thời điểm thi công Lưu ý kết đánh giá sở cầu có thêm trụ cầu nhịp so với thiết kế ban đầu Đối với dầm dọc, chênh lệch độ võng tối đa hai điểm khảo sát 44,2%, độ võng lớn cầu vừa xây dựng thời điểm khảo sát 7,7mm 13,79mm Điều chứng tỏ độ cứng EI dầm dọc tiết diện nguy hiểm giảm 44,2% Sự giảm việc giảm mô đun đàn hồi tiết diện Kết phản ánh xác với kết khảo sát tiết diện nguy hiểm mức độ tập trung ăn mòn cao Hình 32 Đáp ứng ứng suất giàn dầm dọc cầu thời điểm ban đầu bị ăn mòn Kết Hình 32-a cho thấy phân bố ứng suất giàn thời điểm xây dựng thời điểm khảo sát không khác nhiều Mặc dù chuyển vị/biến dạng chúng khoảng 24%, mô đun đàn hồi thép thời điểm khảo sát giảm khoảng 18% Do đó, ứng suất phân bố giàn hai lần khơng khác nhiều Kết xác nhận thông qua kết ứng xử biến dạng cánh giàn hai điểm khảo sát DP1 DP2 biểu thị Hình 32-b Kết cho thấy đáp ứng biến dạng theo lịch sử thời gian cầu hai thời điểm khảo sát không khác nhiều Nhưng ý đến giới hạn ứng suất chảy cầu thép thời điểm xây dựng vượt 20% so với cầu thép thời điểm khảo sát 20 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận + Đề tài xây dựng sở lý thuyết để đánh giá ảnh hưởng ăn mòn hệ thống cầu thép đường sắt địa bàn Miền Trung + Qua kết phân tích cho thấy tốc độ ăn mòn cầu thép địa bàn Khánh Hồ nói riêng Miền Trung Việt Nam nói chung cao mức ăn mòn trung bình nghiên cứu thực hiện, nghĩa cao mức ăn mòn mơi trường thị Kết phù hợp hệ thống cầu đường sắt đa số xây dựng khu vực nông thôn Miền Trung, phí Đơng giáp biển phía Tây bị chắn dãy Trường Sơn nên hàm lượng clorua khơng khí cao khu vực nơng thơn Miền Bắc hay Miền Nam Do vây tốc độ ăn mòn đánh giá lai mơi trường nông thôn môi trường biển + Thông qua đánh giá số độ tin cậy cho thấy tuổi thọ cầu từ 100 đến 120 năm ảnh hưởng ăn mòn làm giảm khả chịu uốn, cắt võng từ 40% đến 45% Khả ảnh hưởng lớn, gây nguy hiểm cho phương tiên lưu thông Vậy cầu có tuổi thọ cần phải có biện pháp kiểm tra thường xuyên nhằm đảm bảo an toàn trình khai thác + Kết khảo sát cho thấy cánh thường ăn mòn mặt, bụng thường ăn mòn điểm Do biện pháp tu bảo dưỡng cánh nên thay cánh mới, bụng nên sử dụng ốp gia cường nhằm giảm chi phí tu bảo dưỡng đến mức thấp đảm bảo khả làm việc cấu kiện cầu + Chú ý giai đoạn cầu từ 30 đến 70 năm tuổi, giai đoạn tốc độ ăn mòn diễn nhanh Nên giai đoạn cần kiểm đề biện pháp chống ăn mòn có khả hạn chế ảnh hưởng ăn mòn đến mức thấp đồng thời kéo dài tuổi thọ cho cầu Đây giải pháp hiệu giảm giá thành trình khai thác sử dụng hệ thống cầu đường sắt cách thấp + Phương pháp động lực học đa đối tượng cho phép mô tả cấu trúc cầu thép dạng phần tử khối Điều cho phép tạo vệt ăn mòn thực tế cấu trúc mơ để đánh giá khả chịu lực lại kết cấu, cơng ăn mòn Ngồi ra, phương pháp động lực học đa đối tượng cho phép mơ tả xác tương tác tải trọng di chuyển tàu cầu thông qua ràng buộc Do đó, vấn đề mơ hoạt động chặt chẽ với điều kiện làm việc thực tế cầu 21 + Nghiên cứu thực phép đo thực tế vết ăn mòn cấu trúc cầu đường sắt, để xây dựng vết ăn mòn 3D làm sở để tạo mơ hình hình học cầu thép bị cơng ăn mòn cách xác Đồng thời, nghiên cứu thực khảo sát để đánh giá lại suy giảm cường độ thép tác động môi trường làm sở cho đầu vào vấn đề mơ để đánh giá xác khả làm việc cầu + Nghiên cứu thiết lập thử nghiệm động, để xác minh đánh giá với kết mơ Do đó, mơ hình phân tích số cải thiện với độ tin cậy độ xác cao Mục đích nghiên cứu sử dụng mơ hình phân tích số cấu trúc cầu tương tự mà kết thực nghiệm Điều giúp giảm chi phí bảo trì nâng cấp cầu, giảm thời gian thực đảm bảo yêu cầu kỹ thuật an toàn Kiến nghị + Thu thập khảo sát thêm nhiều số liệu thực tế để thiết lập quy luật cơng ăn mòn đường sắt khu vực Miền Trung Trên sở đề xuất tần suất kiểm tra biện pháp bảo trì hợp lý cho hệ thống cầu đường sắt khu vực Miền Trung + Tiến hành thêm nhiều nghiên cứu để đánh giá mức độ hiệu xác phương pháp động lực học đa đối tượng áp dụng mô ứng xử hệ thống cầu đường sắt + Lý thuyết động lực học đa đối tượng công mạnh sử dụng để khảo sát ứng xử mơ hình kết cấu động tác động nhiều yếu tố phức tạp, phù hợp để mô đánh giá khả làm việc thực tế hệ thống cầu đường sắt cầu công tác nhân môi trường + Phát triển lý thuyết động lực học đa đối tượng thành công cụ đánh giá khả làm việc cầu đường sắt kết cấu tương tự thay cho phương pháp khảo sát thực tế nhằm giảm chi phí thời gian thực 22 ... TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TRƯỚC SỰ XÂM THỰC, ĂN MÒN TỰ NHIÊN MỘT SỐ CẤU ĐƯỜNG SẮT Ở KHU VỰC MIỀN TRUNG Mã số: B2017-ĐDN02-35... trạng đề xuất gıảı pháp trước xâm thực ăn mòn tự nhıên số cầu đường sắt khu vực Mıền Trung cần thiết nhằm khảo sát q trình xâm thực, ăn mòn tự nhiên kết cấu thép cầu đường sắt địa bàn Từ số liệu... sở để đề xuất biện pháp xử lý thích hợp hiệu Cho đến chưa có nghiên cứu đầy đủ cụ thể để đánh giá mức độ an toàn khả làm việc thực tế phận kết cấu cầu đường sắt khu vực Miền Trung xâm thực, ăn