Phân tích khả năng chịu tải thực tế và đánh giá độ tin cậy cầu vĩ dạ trên quốc lộ 49a, thành phố huế

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN TÍN NGHĨA PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CẦU VĨ DẠ TRÊN QUỐC LỘ 49A, THÀNH PHỐ HUẾ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng - Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN TÍN NGHĨA PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CẦU VĨ DẠ TRÊN QUỐC LỘ 49A, THÀNH PHỐ HUẾ Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 85.80.205 LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS NGUYỄN DUY THẢO Đà Nẵng, -Năm 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Trần Tín Nghĩa ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Bố cục đề tài CHƢƠNG CÔNG TRÌNH CẦU VĨ DẠ, THÀNH PHỐ HUẾ, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG CƠNG TRÌNH CẦU VĨ DẠ 1.1.1 Vị trí xây dựng cơng trình 1.1.2 Tải trọng thiết kế qui mơ cơng trình 1.2 HIỆN TRẠNG CỦA CẦU VĨ DẠ 1.2.1 Bố trí chung cầu 1.2.2 Kết cấu phần 1.2.3 Kết cấu phần dƣới 1.2.4 Các hạng mục khác 1.3 NHU CẦU TẠO CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỂ QUẢN LÝ CÁC CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THỪA THIÊN HUẾ HIỆN NAY 1.4 TÍNH CẤP THIẾT CỦA VIỆC PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CẦU VĨ DẠ CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT CẤU CƠNG TRÌNH 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỘ TIN CẬY KẾT CẤU CƠNG TRÌNH 2.1.1 Tổng quan lý thuyết độ tin cậy kết cấu cơng trình 2.1.2 Q trình phát triển mơ hình đánh giá độ tin cậy theo phƣơng pháp lý thuyết xác suất thống kê toán học 2.2 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT CẤU CƠNG TRÌNH 11 2.2.1 Chỉ số độ tin cậy β 12 iii 2.2.2 Phƣơng pháp tuyến tính hóa xác định số độ tin cậy  15 Kết luận Chƣơng 20 CHƢƠNG PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CẦU VĨ DẠ 21 3.1 PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CẦU VĨ DẠ 21 3.1.1 Khảo sát trạng cầu Vĩ Dạ 21 3.1.2 Đo đạc cƣờng độ bê tơng kết cấu cầu Vĩ Dạ 25 3.1.3 Đo đạc phản ứng kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ dƣới tác dụng hoạt tải thử nghiệm 28 3.1.4 Phân tích khả chịu tải kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ 35 3.2 ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY KẾT CẤU NHỊP CẦU VĨ DẠ 38 3.2.1 Độ tin cậy mục tiêu cầu Vĩ Dạ 38 3.2.2 Xác định độ tin cậy kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ 39 KẾT LUẬN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) iv PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA CẦU VĨ DẠ TRÊN QUỐC LỘ 49A, THÀNH PHỐ HUẾ Học viên: Trần Tín Nghĩa Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 860580205 Khóa: K36 Trƣờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt: Nội dung nghiên cứu Luận văn tập trung vào việc phân tích khả chịu tải thực tế kết cấu nhịp cơng trình Cầu Vĩ Dạ Quốc lộ 49A, TP Huế dựa số liệu kết đo đạc thực tế: ứng suất, độ võng Kết nghiên cứu cho thấy kết cấu dầm cầu đảm bảo yêu cầu hoạt tải thiết kế mở rộng HL93 Luận văn tiến hành đánh giá độ tin cậy kết cấu nhịp dựa sở lý thuyết độ tin cậy theo điều kiện sức kháng uốn Kết nghiên cứu thể rằng: độ lệch tải trọng độ lệch sức khng dầm tăng lên, độ tin cậy dầm suy giảm đáng kể Từ đó, đƣa giải pháp hạn chế độ lệch chuẩn tải trọng dựa độ lệch chuẩn sức kháng nhằm đảm bảo số độ tin cậy mục tiêu cầu Các kết đạt đƣợc đề tài đƣợc sử dụng nhƣ sỡ liệu nhằm cải thiện công tác quản lý cầu trình khai thác sử dụng Từ khóa – Độ tin cậy; độ tin cậy mục tiêu; tuổi thọ; sức kháng uốn; độ lệch chuẩn ANALYSIS OF THE REALITY OF LOADING, AND ASSESSMENT OF RELIABILITY OF VI DA BRIDGE IN NATIONAL 49A, HUE CITY Abstract - The dissertation's content focuses on analyzing the actual load bearing capacity of Vi Da Bridge structure span on Highway 49A, Hue City based on the actual measurement results: stress, degree hammock The research results show that the girder structure ensures the extended design load HL93 The thesis also conducts the reliability of the span structure based on the reliability theory based on bending resistance conditions The study results show that: when the deviation of the load and the deflection resistance of the beam increases, the reliability of the beam will decline significantly From there, it is possible to propose solutions to limit the standard deviation of the load based on the standard deviation of resistance to ensure the target reliability index of the demand The results of this project can be used as a database to improve the demand management in the process of exploitation and use Key words - Reliability; Target reliability; longevity; bending resistance; standard deviation v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÝ HIỆU:  Chỉ số độ tin cậy [] Chỉ số độ tin cậy mục tiêu PS Xác suất an toàn Pf Xác suất phá hoại  Ứng suất CÁC CHỮ VIẾT TẮT: ĐTC Độ tin cậy HTKT Hạ tầng kỹ thuật KCCT Kết cấu cơng trình KCN Kết cấu nhịp MC Mặt cắt XS Xác suất XSTK Xác suất thống kê vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang Bảng 2.1 Bảng tra hàm F(b) 14 Bảng 3.1 Tổng hợp khối lượng kiểm tra - đo đạc tổng thể cầu 22 Bảng 3.2 Tổng hợp khối lượng kiểm tra đo đạc cường độ bê tông 25 Bảng 3.3 Tổng hợp kết kiểm tra cường độ bê tông 27 Bảng 3.4 Tổng hợp khối lượng thử tải tĩnh cầu 29 Bảng 3.5 Tổng hợp khối lượng thử tải động 30 Bảng 3.6 Tổng hợp kết ứng suất kết cấu nhịp dầm T (L=33m) 34 Bảng 3.7 Tổng hợp kết chuyển vị kết cấu nhịp dầm T (L=33m) 35 Bảng 3.8 Tổng hợp kết kiểm tra ứng suất kết cấu nhịp dầm T (L=33m) 36 Bảng 3.9 Tổng hợp kết kiểm tra chuyển vị kết cấu nhịp dầm T (L=33m) 37 Bảng 3.10 Kỳ vọng hiệu ứng tổng tải trọng tác dụng bên lên kết cấu nhịp 40 Bảng 3.11 40 Độ lệch chuẩn sức kháng uốn Bảng 3.12 Độ lệch chuẩn tải trọng hoạt tải 41 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình Hình 1.1 Bản đồ thể vị trí cầu Vĩ Dạ Hình 1.2 Vị trí xây dựng cầu Vỹ Dạ, Thừa Thiên Huế Hình 1.3 Sơ đồ nhịp cầu Vĩ Dạ Hình 1.4 Hình ảnh kết cấu nhịp cầu Vỹ Dạ Hình 1.5 Mố cầu Vỹ Dạ Hình 1.6 Các hạng mục khác cầu Vỹ Dạ Hình 1.7 Tồn cảnh cầu Vỹ Dạ Hình 2.1 Các trạng thái kết cấu 13 Hình 2.2 Mơ hình giao thoa thể xác suất khơng an tồn 14 Hình 2.3 Ý nghĩa hình học PS Pf 14 Hình 2.4 Mơ hình tuyến tính hóa hàm phi tuyến 15 Hình 2.5 Sơ đồ phƣơng pháp tính độ tin cậy theo lý thuyết SXTK 19 Hình 3.1 Cầu Vỹ Dạ, TP Huế 23 Hình 3.2 Cát lấp đầy khe co giãn (khe dạng hở) 24 Hình 3.3 Gối cao su bị lệch, trƣợt đáy dầm 24 Hình 3.4 Nƣớc chảy tự xuống xà mũ trụ cầu 25 Hình 3.5 Kiểm tra cƣờng độ bê tông mố trụ cầu 26 Hình 3.6 Kiểm tra cƣờng độ bê tơng dầm chủ 26 Hình 3.7 Vị trí đo ứng suất tĩnh chuyển vị (võng) dầm chủ 29 Hình 3.8 Vị trí đo gia tốc dao động, chuyển vị động (hoặc biến dạng động) dầm chủ 30 Hình 3.9 Bố trí đồn xe thử tải 31 Hình 3.10 Hệ thống đo động - tĩnh SDA 830C (TML-Japan) 32 Hình 3.11 Hệ thống kiểm định kết cấu cầu STS –Wifi (BDI Hoa Kỳ) 32 Hình 3.12 Hệ thống thu thập liệu thử tải trƣờng cơng trình 33 Hình 3.13 Lắp đặt cảm biến đo dƣới đáy dầm cầu ½ nhịp 33 Hình 3.14 Điều xe thử tải vào vị trí theo sơ đồ kiểm định cầu 34 Hình 3.15 Biểu đồ quan hệ số độ tim cậy β độ lệch chuẩn tải trọng hoạt tải dầm chủ 01 42 Hình 3.16 Biểu đồ quan hệ số độ tim cậy β độ lệch chuẩn tải trọng hoạt tải dầm chủ 02 43 Trang viii Hình 3.17 Biểu đồ quan hệ số độ tim cậy β độ lệch chuẩn tải trọng hoạt tải dầm chủ 03 44 Hình 3.18 Biểu đồ quan hệ số độ tim cậy β độ lệch chuẩn tải trọng hoạt tải dầm chủ 04 45 Hình 3.19 Biểu đồ quan hệ số độ tim cậy β độ lệch chuẩn tải trọng hoạt tải dầm chủ 05 46 Hình 3.20 Biểu đồ quan hệ số độ tim cậy β độ lệch chuẩn tải trọng dầm chủ 06 47 Hình 3.21 Biểu đồ quan hệ số độ tim cậy β độ lệch chuẩn tải trọng hoạt tải dầm chủ nhịp số trƣờng hợp độ lệch chuẩn sức kháng 14% 49 Hình 3.22 Biểu đồ quan hệ số độ tim cậy β độ lệch chuẩn tải trọng hoạt tải dầm chủ nhịp số trƣờng hợp độ lệch chuẩn sức kháng 15% 50 Hình 3.23 Biểu đồ quan hệ số độ tim cậy β độ lệch chuẩn tải trọng dầm chủ nhịp số trƣờng hợp độ lệch chuẩn sức kháng 16% 51 ... số độ tin cậy  15 Kết luận Chƣơng 20 CHƢƠNG PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CẦU VĨ DẠ 21 3.1 PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CẦU VĨ DẠ 21 3.1.1 Khảo... thuyết độ tin cậy để đánh giá độ tin cậy kết cấu cầu Vĩ Dạ sở phân tích số  có xét đến mức độ biến động tải trọng sức kháng uốn kết cấu dầm cầu 21 CHƢƠNG PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ... VIỆC PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CẦU VĨ DẠ Hình 1.7 Tồn cảnh cầu Vỹ Dạ Trong tất đƣờng tuyến đƣờng thuộc thành phố Huế, có hai tuyến đƣờng quốc lộ qua thành phố