Nghiên cứu đánh giá mỏi cầu Đường Sắt La Thọ KM811+012

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỖ ĐỨC VƢƠNG NG N CỨU Đ N G MỎI CẦU ĐƢỜNG SẮT LA THỌ KM811+012 Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thơng Mã số : 858.02.05 TÓM TẮT LUẬN VĂN T ẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng - Năm 2019 Cơng trình hồn thành TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS NGUYỄN LAN Phản biện 1: TS Võ Duy Hùng Phản biện 2: TS : Trần Đình Quảng Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Giao thơng họp Trường Đại học Bách Khoa vào ngày … tháng … năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin-Học liệu, ĐHĐN trường ĐHBK - Thư viện Khoa Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Giao thông – ĐHBK MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đƣờng sắt ngành công nghiệp lâu đời Việt Nam Ngành Đường sắt Việt Nam đời năm 1881 Mạng lưới đường sắt Việt Nam có nhiều cầu cũ có tuổi cao, có cầu tuổi khai thác trăm năm sử dụng Một loại hư hỏng điển hình cầu thép đường sắt mỏi tác dụng tải trọng trùng phục đoàn tàu qua Do thiếu kinh phí nên số cầu cũ, bị xuống cấp, hư hỏng mà khai thác chưa có điều kiện sửa chữa hay thay nên có nguy an tồn cho kết cấu phương tiện qua lại Đánh giá tuổi thọ mỏi lại cầu thép đường sắt nội dung quan trọng kiểm định đánh giá cầu cũ đường sắt, nhằm dự đốn tuổi thọ cịn lại cầu làm sở cho tổ chức khai thác cầu để đảm bảo an toàn kết cấu phương tiện lưu thông qua cầu Bản thân công tác ngành Đường Sắt, học viên t ng chứng kiến nhiều cầu xuất nhiều hư hỏng mỏi cầu Đường Sắt cũ nên lựa chọn đề tài : “ nc u n mỏi cầu Đường Sắt La Thọ KM811+012” Do luận văn mang t nh ứng dụng thực ti n cao, ph hợp với luận văn thạc sỹ theo định hướng ứng dụng Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu sở l thuyết tính tốn tuổi thọ mỏi cầu thép - Thực nghiệm đo phổ ứng suất động 01 cầu thép thực tế làm sở đánh giá tuổi thọ mỏi cầu thép đường sắt Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đánh giá mỏi cầu Đường Sắt La Thọ KM811+012 Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiển đề tài nghiên cứu Luận văn nghiên cứu hệ thống hóa phương pháp đánh giá tuổi thọ mỏi cầu đường sắt cũ, kết luận văn tham khảo cho kỹ sư đánh giá cầu C ƢƠNG TỔNG QUAN ĐỘ BỀN MỎ KẾT CẤU CẦU 1.1 Tổng quan mạng lƣới Đƣờng sắt Việt Nam Đƣờng sắt Việt Nam ngành công nghiệp lâu đời Việt Nam Ngành Đường sắt Việt Nam đời năm 1881 việc khởi công xây dựng tuyến đường sắt t Sài Gòn đến Mỹ Tho dài khoảng 70 km Chuyến tàu khởi hành Việt Nam vào ngày 20 tháng năm 1885 Những năm sau đó, mạng lưới đường sắt tiếp tục triển khai xây dựng khắp lãnh thổ Việt Nam theo công nghệ đường sắt Pháp với khổ đường ray mét Thời kỳ chiến tranh, hệ thống đường sắt bị hư hại nặng nề Kể t năm 1986, Ch nh phủ Việt Nam tiến hành khôi phục lại tuyến đường sắt ch nh ga lớn, đặc biệt tuyến Đường sắt Bắc Nam Kết cấu hạ tầng đƣờng sắt  Đƣờng sắt Quốc gia: Là đường sắt phục vụ vận tải hành khách hàng hóa chung nước, t ng v ng kinh tế đường sắt liên vận Quốc gia  Đƣờng sắt đô thị: Là đường sắt phục vụ việc lại hàng ngày hành khách t ng tỉnh, thành phố v ng phụ cận  Đƣờng sắt chuyên dùng: Là đường sắt phục vụ nhu cầu vận tải riêng tổ chức, cá nhân Cơng trình tín hiệu Tín hiệu cố định T n hiệu cố định gồm: t n hiệu đèn màu, t n hiệu cánh Tín hiệu di động  T n hiệu phòng vệ:để cảnh báo cho đồn tàu biết có trở ngại đường  T n hiệu tàu:gồm t n hiệu t n hiệu biển đỏ đuôi tàu, t n hiệu đèn đầu máy Biển báo Cung cấp thông tin cần thiết cho lái tàu Biển hiệu, mốc hiệu Yêu cầu công việc lái tàu bắt buộc phải chấp hành Ga đƣờng sắt Chức ga đƣờng sắt Ga đƣờng sắt khu vực có phạm vi định giới rõ rệt theo quy định ngành đường sắt, có cơng trình kiến trúc thiết bị cần thiết khác để tàu hỏa d ng, tránh, vượt nhau, xếp dỡ hàng hóa, nơi hành khách lên xuống tàu hay chờ tàu Ga thực hay nhiều hoạt động khác nhau, như: nhận chuyển chở hàng, xếp dỡ hàng, bảo quản hàng, trao trả hàng, trung chuyển hàng lẻ, tổ chức liên vận, đón gửi tàu, lập giải toả đồn tàu, kiểm tra kĩ thuật toa xe, bán vé cho hành khách Ga đường sắt có cơng trình: kho bãi hàng hóa, kho chứa hành l , quảng trường, nhà ga, cơng trình cho người tàn tật, phịng chờ tàu, nơi xếp dỡ hàng hóa Các cấp nhà ga Căn vào khối lượng t nh chất công việc, nhà ga phân cấp:ga cấp I, ga cấp II, ga cấp III, ga cấp IV Khổ đƣờng sắt  Đường sắt Quốc gia có tiêu chuẩn 1000mm (3 ft 3⁄8 in) 1435mm (4 ft 1⁄2 in) Hiện tuyến đường sắt Việt Nam có 5.869 cầu Trong số có 861 cầu có cắm biển hạn chế tải trọng, 1.920 cầu xây dựng t năm kỷ 19 nên việc tiếp tục đánh giá trạng cầu đường sắt làm sở sửa chữa hay thay vấn đề cần thiết cấp bách 1.2 ƣ hỏng mỏi kết cấu thép cầu thép 1.2.1 Khái n ệm mỏ kết cấu t ép Đó trình t ch lũy phá hỏng thân vật liệu tác động ứng suất thay đổi theo thời gian Ứng suất thay đổi làm xuất vết nứt mỏi, sau vết nứt mỏi phát triển dẫn tới phá hủy vật liệu Sự phá hủy gọi phá hủy mỏi 1.2.2 Bản c ất - Vật thể bị phá hủy trị số ứng suất lớn max thấp nhiều so với giới hạn bền mà chí thấp giới hạn chảy vật liệu - Đối với số loại vật liệu, có tồn trị số ứng suất giới hạn tác dụng vào vật liệu với số chu kỳ lớn mà không phá hỏng vật liệu - Sự phá hủy mỏi bắt đầu t vết nứt nhỏ (vết nứt tế vi), khơng nhìn thấy mắt thường Khi dầm giàn thép chịu ứng suất tĩnh bị phá hỏng, gọi bị phá hỏng ứng suất tĩnh Khi dầm thép bị phá hỏng ứng suất thay đổi, gọi bị phá hỏng mỏi hay dầm thép không đủ sức bền mỏi 1.2.3 Đặc ểm bề mặt ãy mỏ Quá trình hỏng mỏi xảy t t theo trình tự sau: - Sau số chu kỳ ứng suất định, chỗ có tập trung ứng suất chi tiết xuất vết nứt nhỏ - Vết nứt phát triển lớn dần lên, làm giảm dần diện tích tiết diện chịu tải chi tiết, làm tăng giá trị ứng suất - Cho đến dầm giàn thép khơng cịn đủ sức bền mỏi bị phá hỏng 1.2.4 Đườn cong mỏ 1.2.4.1 Đường cong mỏi Vôler Trên sở kết thí nghiệm mỏi,người ta lập đồ thị có dạng đường cong biểu di n quan hệ ứng suất  (ứng suất biên độ ứng suất lớn nhất) với số chu kỳ thay đổi ứng suất N mà chi tiết (hoặc mẫu thử nghiệm) chịu hỏng Đường cong gọi đường cong mỏi (hay đường cong Voler, mang tên nhà khoa học làm thí nghiệm xác lập đường cong này) Số chu kỳ N gọi tuổi thọ ứng với mức ứng suất  Đồ thị đường cong mỏi có dạng hình 1.4 1.2.4.2 Đồ thị ứng suất giới hạn Mặc d phương pháp lập đồ thị đường cong mỏi Voler phương pháp d ng phổ biến tiến hành thí nghiệm mỏi vật liệu, đường cong không cho phép xác định giá trị ứng suất giới hạn nhỏ lớn chu trình ứng suất thay đổi khơng đối xứng Do người ta sử dụng rộng rãi đồ thị ứng suất giới hạn, biểu thị quan hệ ứng suất lớn max ứng suất nhỏ min chu trình với ứng suất trung bình m 1.2.4.3 Đường cong thực nghiệm biên độ giới hạn hệ toạ độ a - m Ngoài ra, quan hệ biên độ ứng suất với ứng suất trung bình cịn trình bày đồ thị hình 1.6 Tuy nhiên, đồ thị không rõ đồ thị muốn có giá trị max, min ta phải tính hệ thức: max = m + a max = m - a Cũng cần nói thêm có phân tán tuổi thọ, nghĩa điều kiện chịu tải mẫu thử giống nhau, kết thu tuổi thọ khác Có nhiều nguyên nhân phức tạp gây nên phân tán tuổi thọ, song có nguyên nhân yếu tố ngẫu nhiên luyện kim, phương pháp gia công để lại khuyết tật không giống mẫu thử… Do trường hợp cần thiết người ta dùng toán học thống kê để phân tích kết thử nghiệm biểu thị chúng đồ thị quan hệ tuổi thọ, ứng suất xác suất phá hủy 1.2.5 ữn t u c í p oạ mỏ 1.2.5.1 Chỉ tiêu ứng suất biến dạng 1.2.5.2 Chỉ tiêu lượng 1.2.5.3 Chỉ tiêu vết nứt mỏi 1.2.6 ữn yếu tố ản ưởn ến ộ bền mỏ cầu giàn thép 1.2.6.1 Bản chất vật liệu trình xử lý nhiệt: 1.2.6.2 Trạng thái ứng suất 1.2.6.3 Kích thước tuyệt đối 1.2.6.4 Hình dạng kết cấu: 1.2.6.5 Cơng nghệ gia cơng khí 1.3 Qui định thiết kế kháng mỏi cầu thép Các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép cầu thép hành nước có qui định kiểm tốn kết cấu cho trạng thái giới hạn mỏi Tiêu chuẩn thiết kế cầu AASHTO LRFD tiêu chuẩn thiết kế cầu Việt Nam 1.4 Kết luận Chƣơng P ƢƠNG P C ƢƠNG P Đ N G TUỔ T Ọ MỎ CẦU T ÉP 2.1 Thiết kế mỏi kết cấu thép theo TCVN 11823:2017 Tác dụng lực để thiết kế chịu mỏi chi tiết cầu thép phải biên độ ứng suất hoạt tải Các ứng suất dư không xét đến thiết kế chịu mỏi 2.2 Tính tốn tích lũy hƣ hại mỏi 2.2.1 Tíc lũy ại theo Miner Hầu hết tải trọng tác dụng lên cấu trúc kỹ thuật có dạng dao động thay đổi cách bất kỳ, tải trọng có biên độ giá trị trung bình khơng đứng ngun chỗ Trong đa số liệu độ bền mỏi vật liệu xác định qua thí nghiệm mẫu thử với tải trọng có biên độ không đổi Những giá trị vật liệu không d ng trực tiếp qua trình tính tốn mỏi kết cấu Vì lý này, lý thuyết hợp l tương xứng với điều kiện thực tế phải lập để t nh toán t ch lũy hư hại xẩy cấu trúc Lý thuyết đơn giản dùng thực tế lý thuyết Palmgren Miner lập Lý thuyết t ch lũy đặt giả thiết hư hại cấu trúc tn theo quy luật tuyến tính khơng bị ảnh hưởng phi tuyến độ cao chu kỳ tải trọng Hình 2.1 Đường cong tuổi thọ S-N Palmgren Miner định nghĩa sư hư hại bị gây chu kỳ tải trọng có giá trị 1/N Cấu trúc ni chu kỳ tải trọng biên đọ ứng suất δai, thành phần hư hại St tính là: St= ni/Nt (2.5) Tổng số hư hỏng gây tập hợp tải trọng với ni chu kỳ cho cấp tải trọng i khác tổng tất thành phần hư hại: S = ∑St =∑ nt/Nt (2.6) Theo định nghĩa trên, gãy vỡ xảy tổng số hư hại đạt đến giá trị S=1,0 Hình 2.2 di n tả lý thuyết mỡ rộng dùng để tính tốn tuổi thọ cấu trúc Hình 2.2 Lý thuyết Palmgren – Miner mở rộng 2.3.2 X c suất ỏn cấu trúc Xác suất hư hỏng đòi hỏi cho cấu trúc, thơng thường tùy thuộc vào tính chất nhiệm vụ cấu trúc, d đạt tới cấu trúc sử dụng Ví dụ kỹ thuật máy bay, ví dụ an toàn cao nên xác suất hư hỏng đòi hỏi cho cấu trúc phải nhỏ nhiều so với cấu trúc kỹ Taíi troü ng dao âäü ng mäü t biãn âäü d 10Taíi troüng dao âäüng nhiãöu biãn âäü d da dm dai dmi da t t i troü ndao g thay âäø ithay báú t k TảiT trọng động đổi d t Hình 2.5 Các dạng tải trọng theo thời gian Trong cơng việc tìm hiểu tính tốn mỏi cho cấu trúc, tuổi thọ tính phép xem số dự đoán khơng phải số chắn hồn tồn Các lý khơng cách là: + Các giá trị độ bên mỏi cấu trúc nằm rải rác + Việc mô tả dự đoán tải trọng xảy cấu trúc thường không chắn + Sự hiểu biết chuẩn đốn hình ảnh hư hại vật liệu tải trọng thay đổi gây thời gian cấu trúc làm việc chưa chắn khó khăn Vì lý này, kết t việc tính tốn mỏi d ng để xác định tuổi thọ chắn cấu trúc Chúng d ng để so sánh tuổi thọ thiết kế khác Ví dụ hình dáng vật liệu cấu trúc hay chương trình làm việc khác hệ thống Ngày tính tốn mỏi thường dùng lĩnh vực 11 sau: + Chế tạo máy, vi dụ phận chuyển động + Công nghệ xư + Chế tạo máy bay + Thiết kế, kiểm tra kết cấu cầu thép, ví dụ cầu, giàn khoan… 2.4 Dự báo tuổi thọ mỏi lại cầu thép (Cơ sở đánh giá mỏi) 2.4.1 Đ n cầu t ép t eo TTGH mỏ (ở Mỹ) Có hai phương pháp phổ biến để đánh giá hư hỏng mỏi dự báo tuổi thọ kết cấu cầu Phương pháp thứ phương đường cong S-N truyền thống, quan hệ khoảng biên độ ứng suất số S số vòng lặp tải trọng gây phá hủy N xác định thí nghiệm mỏi phù hợp Lý thuyết hư hỏng tuyến tính Palmgren-Miner gọi nguyên tắc Miner (1945) mở rộng cho tải có biên độ thay đổi Phương pháp thứ hai phương pháp học phá hũy Phương pháp di n tả mối liên hệ chiều dài vết nứt kỹ thuật ứng suất ngưỡn mà tác dụng ứng suất có phá hũy xảy Phương pháp đường cong S-N sử dụng cho giai đoạn thiết kế đánh giá sơ tuổi thọ mỏi phương pháp học rạn nứt d ng đánh giá chi tiết tuổi thọ mỏi lại vết nứt để định đưa chiến lượt kiểm định/bảo trì cầu hiệu (JSC, 2008 ) Đã có nhiều khảo sát áp dụng đánh giá hư hỏng dự báo tuổi thọ mỏi cầu theo phương pháp đường cong S-N truyền thống (Moes đồng nghiệp -1987; Peil đồng nghiệp-2001,…) phương pháp học rạn nứt (Fisher 1984; Zhao Haldar 1996; Luckic Cremona 2001) Một số tiêu chuẩn (BSI 1980; AASHTO 12 1990; CEN 1992) chấp nhận phương pháp truyền thống S-N cho thiết kế đánh giá mỏi cầu thép Theo tiêu chuẩn dự báo tuổi thọ mỏi kết cấu chịu tải ngẫu nghiên xác định liên quan tuổi thọ mỏi, phổ ứng suất sức kháng vật liệu Sức kháng vật liệu cho đường cong S-N ứng với cường độ tải số Nói chung phổ ứng suất chưa biết cần xác định tính tốn mơ đo đạc thực nghiệm Trong trình dự báo tuổi thọ mỏi phổ ứng suất thu việc tách vòng ứng suất t lịch sử ứng suất theo thời gian phương pháp đếm thích hợp Phương pháp đếm vòng ứng suất kiểu dòng mưa (rainflow) hay sử dụng cho mục đ ch Tiếp theo chọn qui luật hư hỏng t ch lũy mỏi phù hợp để tính tốn hư hỏng mỏi cấp ứng suất riêng Tổng hư hỏng mỏi tổng hư hỏng cấp ứng suất riêng Một phương pháp sử dụng rộng rãi nguyên l hư hỏng t ch lũy tuyến tính mỏi Miner phương pháp đếm vòng ứng suất theo dòng mưa (rainflow) để tách vòng ứng suất t phổ ứng suất theo thời gian 2.4.2 Đánh giá cầu Anh Quốc châu Âu Hướng dẫn BD 21/01 đánh giá kết cấu cầu thông qua định dạng TTGH với hệ số an toàn riêng phần cho đánh giá hầu hết cầu ô tô tr cầu gang đúc cầu vịm đá Nó qui định đánh giá theo TTGH sử dụng cường độ cho cầu xây dựng sau năm 1965 cầu xây dựng trước năm 1965 khơng cần đánh giá TTGH sử dụng Tuy nhiên u cầu đánh giá mỏi khơng có tiêu chuẩn lý lịch sử ứng suất khứ kết cấu không ảnh hưởng nhiều đến kiểm tra TTGH mỏi xác định yêu cầu độ xác cho mức đánh giá Hệ số an tồn mục tiêu khơng 13 giảm so với thiết kế xác định BD21/01, nhiên có nhiều điều chỉnh giảm mơ hình hoạt tải đánh giá cầu củ Ở Anh mơ hình hoạt tải thiết kế cầu bao gồm tải phân bố (UDL) tải vệt (KEL) với cường độ giảm theo chiều dài nhịp Tải thiết kế ước tính bất lợi t số liệu thống kê đáng tin cậy Các điều chỉnh đề nghị giảm mơ hình tải thiết kế cho cầu có tải trọng nhỏ trường hợp bất lợi tải thiết kế vẩn trì mức độ tin cậy cho toàn mạng lưới Chi tiết đường cong hệ số điều chỉnh hệ số tải trọng cho tài liệu hướng dẫn Hơn thiếu thông tin tính chất vật liệu cho ước tính sức kháng kết cấu cho phép lấy tính chất vật liệu lần đánh giá hầu hết tùy thuộc vào khoảng thời gian xây dựng cầu Các kết cấu không đánh giá hoạt tải sau tính tốn kiểm tra khơng có lịch thay gia cường đánh giá lại với cấp hoạt tải cắm biển thấp Các qui định cắm biển cho tài liệu hướng dẫn Tài liệu BA 54/94 thử tải cho đánh giá cầu giới thiệu dẫn chung thực hành thử tải Hướng dẫn cho vai trị thử tải tìm cường độ chịu tải dự trữ Thử tải làm hai loại thử tải kiểm chứng thử tải chẩn đốn Bởi có rủi ro sụp đổ cầu thử tải kiểm chứng gây hư hỏng phân tố kết cấu nên thử tải có giới hạn thực đánh giá l thuyết cho kết phải đóng cầu Cầu trước thử tải kiểm chứng phải kiểm định kỹ đánh giá thường xuyên hơn.Tài liệu cho phép ngoại suy kết thử tải với mức tải thấp tới mức tải đạt TTGH cực hạn Chỉ dẫn BA 54/94 tổng quát, chưa có dẫn chi tiết tải thử cường độ tải, trình tự thử tải di n dịch kết 2.5 Kết luận Chƣơng 14 C ƢƠNG T ỰC NG ỆM Đ N G TUỔ T Ọ MỎ CẦU T ÉP ĐƢỜNG SẮT 3.1 Lựa chọn Cơng trình thực nghiệm Cầu La Thọ KM811+012 nằm tuyến Đường Sắt thống Hà Nội – TP Hồ Chí Minh Cầu gồm nhịp độ 42m, khôi phục thông xe năm 1976 Do thiết kế thay đổi dầm cầu nên dầm đặt vào vị trí gối không tiêu chuẩn kỹ thuật mố Bắc Nam (Mố cầu sát mép mũ mố) 3.2 Thiết kế chƣơng trình thực nghiệm 3.2.1 Sơ k ố ệ t ốn o ạc c ẩn o n tuổ t ọ mỏ Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống thu thập số liệu biến dạng động chẩn đoán tuổi thọ mỏi 3.2.2 G ao d ện c c tín năn c ươn trìn FAPRE a Các tính 15 - Thu nhận t n hiệu trực tiếp t cảm biến biến dạng, ứng suất Hiển thị liệu theo thời gian thực - Phân t ch, t nh toán tuổi thọ mỏi t chuỗi liệu v a thu liệu sẵn có b Sử dụng chương trình Sau kết nối máy t nh với hệ thống đo, tiến hành thiết lập thiết bị đo đạt, khai báo thông số vật liệu Khai báo thông số lưới chia t nh tốn, chọn kênh đo đạt, sau nhấn Bắt đầu để thu số liệu Chương trình hiển thị phổ ứng suất theo thời gian tổng hư hỏng t ch đến thời điểm Khai báo tuổi cầu, tổng thời gian quan trắc, chương trình t nh tốn đưa dự báo tuổi thọ mỏi, tuổi thọ cịn lại cơng trình Chương trình t nh tốn tuổi thọ mỏi t số liệu có sẵn 3.2.3 G t ệu t ết bị Card NI9237 + STRAIN GAGES: Thông số kĩ thuật bản: - Công năng: Thiết bị đo biến dạng, bridge V/V - Số kênh đo: kênh (1/2 cầu) - Độ phân giải: 24 bit - Tần số lấy mẫu tối đa: 50 kS/s - Khoảng thu t n hiệu: ±25 mV/V - Điện áp hoạt động: nguồn USB 16 Hình 3.3 Bảng tra giá trị Ni lấy từ đường cong sức kháng mỏi S-N ( TC AASHTO 2011) 3.2.4 Bố trí àn t ép sơ ọa c c vị trí o thép Hình 3.4 Sơ đồ bố trí hệ giằng thượng mặt đứng dầm giàn àn 17 Hình 3.5 Sơ đồ bố trí hệ giằng hạ - mã hạ hệ đà sàn Hình 3.5 Hình ảnh cầu La Thọ KM811+012 18 Hình 3.6 Sơ đồ bố trí vị trí đặt điểm đo mã hạ đo tàu số số Ghi : Các vị trí o ( c uyến tàu số số 2): + 1- aio - dọc mã hạ - hạ lưu + 2- ai1 - dọc mã hạ - thượng lưu + 3- ai2 - dọc + 4- ai3 - ngang - hạ lưu Hình 3.7 Sơ đồ bố trí vị trí đặt điểm đo mã thượng đo tàu số số Ghi chú: C c vị trí o ( c uyến tàu số số 4): + 1- aio - dọc mã thượng 19 + 2- ai1 - đứng + 3- ai2 - xiên + 4- ai3 - ngang mã thượng 3.3 Kết đo đạc thực nghiệm trƣờng Bố tr vị tr đo Tiến hành thực nghiệm đồn tàu vị trí bất lợi ½ nhịp Biểu phổ ứng suất chuyến tàu đo thực nghiệm Hình 3.10 Chuyến tàu 1: Lúc 15:19 phút ngày 19/8/2019 Hình 3.11 Chuyến tàu 2: Lúc 16:34 phút ngày 19/8/2019 Chú thích: - Các vị trí vớ màu tươn ng ( chuyến tàu số số 2): 20 + aio (xanh - dọc mã hạ - hạ lưu) + ai1 (trắng - dọc mã hạ - thượng lưu) + ai2 (xanh biển - dọc giữa) + ai3 (đỏ - ngang - HL) - Đơn vị o: + Cột y: Biến dạng, đơn vị (Strain) + Cột x: Hiển thị giá trị thời gian, đơn vị (s) Hình 3.12 Chuyến tàu 3: Lúc 18:04 phút ngày 19 tháng năm 2019 Hình 3.13 Chuyến tàu 4: Lúc 06:27 phút ngày 20 tháng năm 2019 Chú thích: - Các vị trí vớ màu tươn ng ( chuyến tàu số số 4): + aio màu (xanh - dọc mã thượng) + ai1 (trắng - đứng) + ai2 (xanh biển - xiên) 21 + ai3 (đỏ - ngang mã thượng) - Đơn vị o: + Cột y: Biến dạng, đơn vị (Strain) + Cột x: Hiển thị giá trị thời gian, đơn vị (s) 3.4 Ph n tích kết thực nghiệm so sánh với ph n tích lý thuyết T nh toán giá trị ứng suất thu sau đo đạc thực nghiệm nhờ phần mền DIADADEM cho kết quả: Hình 3.14 Tàu aio (xanh - dọc mã hạ - hạ lưu) + Tàu số 1: Bảng 3.1 Giá trị Ứng suất chu kỳ thu tàu RangePair RangePair RangePair RangePair RangePair RangePair RangePair RangePair CountRai CountRai CountRai CountRai CountRai CountRai CountRai CountRai nflowMat nflowMat nflowMat nflowMat nflowMat nflowMat nflowMat nflowMat rixX0 rixY0 rixX1 rixY1 rixX2 rixY2 rixX3 rixY3 6821 2,97 172 37,21 53 58,15 3554 6,03 83 5,93 18 74,41 66,36 182 12,06 8,9 111,62 204,54 123 18,08 11,87 148,83 272,72 81 24,11 14,84 186,03 340,9 25 30,14 17,8 223,24 409,08 25 36,17 20,77 260,45 477,27 20 54,25 23,74 297,65 545,45 60,28 26,7 334,86 613,63 74,17 29,67 372,07 681,81 80,91 T nh toán tuổi thọ hư hỏng t ch lũy cấu kiện theo lượt đo 22 Chọn giá trị bị ảnh hưởng lớn Trong đó: ni: Số chu kỳ vòng lặp vị tr đo Ni: Giá trị lấy t đường cong sức kháng mỏi S-N ( theo TC AASHTO 2011) Bảng 3.5 Các giá trị thu gây ảnh hưởng đến đến chi tiết đo + Đo đoàn tàu vị tr ( đoàn tàu đo c ng vị tr giống nhau, đoàn tàu đo c ng vị tr giống nhau) Kết cho ra: vị tr ảnh hưởng bất lới chọn, lại loại Dựa biểu đồ ứng suất chu kỳ vật liệu thép theo tiêu chuẩn AASHTO – 2011 + Giá trị chọn đưa vào vào t nh toán hư hại t ch lũy cho cầu T nh hư hại t ch lũy cho ngày, cho năm, cho hữu hạn để đưa hư hỏng t ch lũy lại + D ngày = Hư hại t ch lũy chuyến x Lưu lượng tàu ngày + Hư hại t ch lũy cho năm : D năm = Dngày x 365 ngày + Hư hại t ch lũy hữu hạn: Y năm = 1/D 1năm + Hư hỏng t ch lũy lại: Ycòn lại = Y năm – Y năm có 23 ƣ hại Số năm khai thác ( 63 năm) T.Số năm hƣ hỏng (năm) T.Số năm khai thác lại (năm) (12)=(11)*365 ngày (13)=(12)*63 (14)=1/ (12) (15)=(14)63năm - - - - - - - 1,8E-06 3,8E-05 0,014 0,869 72,480 9,48 1,9E-06 4,0E-05 0,015 0,914 68,924 5,92 8,70E-07 1,8E-05 0,007 0,420 150,033 87,03 87 - - - - - - - 9,09E-07 1,9E-05 0,007 0,439 143,509 80,51 81 1,73E-06 1,67E-07 3,6E-05 3,5E-06 0,013 0,001 0,834 0,080 75,531 782,779 12,53 719,78 13 720 - - - - - - - 1,30E-07 2,7E-06 0,001 0,063 1000,217 937,22 937 - - - - - - - - - - - - - - ƣ hỏng tích lũy cho đoàn tàu (max) (1) (2) (3) (9) ĐỒN TÀU Vị trí đo ƣ hỏng tích lũy cho năm khai thác (365 đồn tàu) Đồn tàu ƣ hỏng tích lũy cho ngày (21 đoàn tàu) (11)=(9)* 21 Đ.tàu S T T 4 ĐOÀN TÀU ĐOÀN TÀU ĐOÀN TÀU aio (xanh - dọc mã hạ hạ lưu) ai1 (trắng - dọc mã hạ thượng lưu) ai2 (xanh biển - dọc HL) ai3 (đỏ - ngang - HL) aio (xanh - dọc mã hạ hạ lưu) ai1 (trắng - dọc mã hạ thượng lưu) ai2 (xanh biển - dọc giữa) ai3 (đỏ - ngang - HL) aio (xanh - dọc mã hạ hạ lưu) ai1 (trắng - đứng) ai2 (xanh biển - xiên) ai3 (đỏ - ngang mã thượng) aio (xanh - dọc mã thượng) ai1 (trắng - đứng) ai2 (xanh biển - xiên) ai3 (đỏ - ngang mã thượng) Kết (thời gian sử dụng) (năm) Ghi 24 Sau trình phân t ch t nh tốn ta nhận thấy qua trình sử dụng lâu dài làm cầu bị mỏi tuổi thọ cầu lại khiêm tốn năm sử dụng (giá trị thấp phạm vi nghiên cứu đề tài) Cơng trình cần có biện pháp xử l tăng cường sửa chửa thay để đảm bảo an tồn khai thác cơng trình cầu Đường Sắt La Thọ KM811+012 3.5 Kết luận Chƣơng KẾT LUẬN VÀ K ẾN NG Ị Kết luận Luận văn hệ thống hóa nội dung đánh giá mỏi cầu thép đánh giá tuổi thọ mỏi lại cầu thép Phương pháp đánh giá mỏi cầu thép theo lý thuyết hư hỏng t ch lũy Palm-Miner áp dụng dựa phổ ứng suất đo thực nghiệm chi tiết cầu đường sắt tải trọng tàu lửa gây Kết qủa đo thực nghiệm vá tính tốn tuổi thọ mỏi lại cầu đường sắt La thọ … năm, nên cần có biện pháp gia cường sữa chữa cầu để đảm bảo an toàn khai thác Kiến nghị Lý thuyết đánh giá mõi gần chuyển sang sử dụng phương pháp học rạn nứt để tính tốn Sử dụng học rạn nứt cho phép xác định lan truyền phát tri n vết nứt mỏi nên kiến nghị sử dụng phương pháp để đánh giá tuổi thọ mỏi cịn lại cầu thép phù hợp Hiện nay, Các cơng trình cầu Đường sắt sử dụng lâu năm, củ kỹ nên xuống cấp trầm trọng ảnh hưởng đến an tồn gia thơng Đường Sắt Nên việc đánh giá tuổi thọ cầu Đường Sắt quan trọng khẩn cấp Nên việc áp dụng nhiều phương pháp đo t nh toán để có kết luận gần để đảm bảo an tồn giao thơng Đường Sắt ... cầu Đường Sắt La Thọ KM811+012 3.5 Kết luận Chƣơng KẾT LUẬN VÀ K ẾN NG Ị Kết luận Luận văn hệ thống hóa nội dung đánh giá mỏi cầu thép đánh giá tuổi thọ mỏi lại cầu thép Phương pháp đánh giá mỏi. .. thông qua cầu Bản thân công tác ngành Đường Sắt, học viên t ng chứng kiến nhiều cầu xuất nhiều hư hỏng mỏi cầu Đường Sắt cũ nên lựa chọn đề tài : “ nc u n mỏi cầu Đường Sắt La Thọ KM811+012? ??... tiện qua lại Đánh giá tuổi thọ mỏi lại cầu thép đường sắt nội dung quan trọng kiểm định đánh giá cầu cũ đường sắt, nhằm dự đốn tuổi thọ cịn lại cầu làm sở cho tổ chức khai thác cầu để đảm bảo