Proposal for health monitoring system for extradosed an dong bridge (ninh thuan province)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VŨ ĐỨC NGUYÊN NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT HỆ THỐNG QUAN TRẮC CHO CẦU EXTRADOSED AN ĐÔNG (TỈNH NINH THUẬN) PROPOSAL FOR HEALTH MONITORING SYSTEM FOR EXTRADOSED AN DONG BRIDGE (NINH THUAN PROVINCE) Chuyên nghành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 60580205 LUẬN VĂN THẠC SĨ Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2020 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học 1: TS HỒ THU HIỀN Cán hướng dẫn khoa học 2: TS NGUYỄN DANH THẮNG Cán chấm nhận xét 1: TS MAI LỰU Cán chấm nhận xét 2: TS NGUYỄN DUY LIÊM Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 11 tháng 01 năm 2020 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) TS ĐẶNG ĐĂNG TÙNG TS NGUYỄN DUY LIÊM TS MAI LỰU TS HỒ THU HIỀN TS HUỲNH NGỌC THI Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: VŨ ĐỨC NGUYÊN MSHV: 1770399 Ngày, tháng, năm sinh: 05/08/1994 Nơi sinh: Lâm Đồng Chun ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Giao Thơng Mã số: 60580205 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT HỆ THỐNG QUAN TRẮC CHO CẦU EXTRADOSED AN ĐÔNG (TỈNH NINH THUẬN) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu cấu tạo, cách vận hành công dụng hệ thống quan trắc cầu (SHM) Tìm hiểu số hệ thống quan trắc cầu giới Việt Nam Phân tích cầu An Đông phần mềm Midas civil đề xuất hệ thống SHM cho cầu loại cảm biến, số lượng, vị trí số nguồn báo giá sản phẩm, từ đề xuất giải pháp thiết kế cho hệ thống SHM cầu An Đông III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 19/08/2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 08/12/2019 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS HỒ THU HIỀN TS NGUYỄN DANH THẮNG Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Tp HCM, ngày 08 tháng 12 năm 2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA (Họ tên chữ ký) TS Hồ Thu Hiền TS Nguyễn Mạnh Tuấn TS Nguyễn Danh Thắng TS Lê Anh Tuấn LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến:  Cô TS Hồ Thu Hiền thầy TS Nguyễn Danh Thắng – Giảng viên Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM, giao đề tài, tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho em nghiên cứu hồn thành tốt luận văn  Thầy TS Mai Lựu thầy TS Nguyễn Duy Liêm dành nhiều thời gian đọc viết nhận xét cho luận văn  Các Thầy Cô môn Cầu đường nhiệt tình gúp đỡ, đóng góp ý kiến cho q trình nghiên cứu em Mặc dù cố gắng trình thực luận văn kinh nghiệm quỹ thời gian hạn chế nên không tránh khỏi sai sót Em kính mong dẫn thêm nhiều từ quý thầy cô Em xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, tháng 12 năm 2019 Vũ Đức Nguyên TĨM TẮT LUẬN VĂN Trong q trình thiết kế, việc đặt giả thuyết nhằm đơn giản hóa mơ hình tính tốn dẫn đến tốn phân tích tính tốn khơng thể phản ánh hết trạng thái hoạt động ứng xử cơng trình điều kiện hoạt động bình thường điều kiện khai thác Một cách khác, có chênh lệch lớn mô thiết kế thực tế Trong đề tài này, tác giả đưa biện pháp mang lại nhiều triển vọng để đánh giá q trình làm việc khai thác cơng trình cầu lắp đặt thiết bị quan trắc vị trí hợp lý cơng trình cầu nhằm đo lường liên tục tham số ảnh hưởng đến cơng trình ngoại lực (gió, động đất, tải trọng xe…) ứng xử cơng trình cầu (dao động, chuyển vị, ứng suất…) Những liệu thu thập cho việc kiểm tra q trình phân tích tính tốn cơng trình Đề tài tập trung nghiên cứu thành phần hệ thống quan trắc cầu nhịp lớn Qua phân tích cầu An Đông phần mềm Midas civil đề xuất hệ thống SHM cho cầu loại cảm biến, số lượng, vị trí số nguồn báo giá sản phẩm, từ đề xuất giải pháp thiết kế cho hệ thống SHM cầu An Đông ABSTRACT In the design process, setting up assumptions to simplify the calculation model led to the problem of analysis and calculation can not fully reflect the operational status and behavior of the building under normal operating conditions often as well as under mining conditions Alternatively, there is a big difference between simulation in design and reality In this topic, the author presents one of the promising measures to evaluate the working and exploitation process of bridge constructions, which is to install monitoring equipment at reasonable locations of the public Bridge process to continuously measure the parameters affecting the building such as external forces (wind, earthquake, vehicle load ) and the behavior of the bridge structure (vibration, displacement, stress ) The collected data will be the basis for checking the process of analyzing and calculating the building The topic focuses on studying the components of a large span bridge monitoring system Thereby analyzing An Dong bridge with Midas civil software and proposing SHM system for bridges such as sensor type, quantity, location and some quotation sources of the product, thereby proposing a solution for the SHM system of An Dong Bridge LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc TP Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 12 năm 2019 Tác giả luận văn Vũ Đức Nguyên Học viên cao học khóa 2017 Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU .7 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .8 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUAN TRẮC CẦU (SHM) 1.2 SỰ CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 10 1.3 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 11 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu .11 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 11 CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ QUAN TRẮC 12 2.1 2.2 GIỚI THIỆU CHUNG 12 2.1.1 Các cấp độ đánh giá hệ thống quan trắc cầu (SHM) 12 2.1.2 Cấu tạo SHM 13 HỆ THỐNG CÁC CẢM BIẾN (SENSORS) 14 2.2.1 Thiết bị đo lực (Load Cell) 14 2.2.2 Gia tốc kế (Accelerometer) 14 2.2.3 Thiết bị đo địa chấn (Seismometer) 15 2.2.4 Thiết bị đo lực căng dây (Tension force sensor) 15 2.2.5 Thiết bị đo chuyển vị (Displacement Sensor) .16 2.2.6 Thiết bị đo nghiêng (Inclinometer) .16 2.2.7 Thiết bị đo nhiệt độ (Thermometer) .17 2.2.8 Thiết bị đo gió (Anemometer) 17 2.2.9 Vũ kế (Rain gauge) .18 2.2.10 Hệ thống giám sát hình ảnh (Network camera) 19 2.2.11 Hệ thống định vị GPS GNSS (Global Navigation Satellite System) .19 2.2.12 Cảm biến sợi quang (Fiber Optical Sensor) 20 2.3 HỆ THỐNG THU NHẬN DỮ LIỆU .21 2.4 HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN DỮ LIỆU 23 2.4.1 Thiết bị truyền dẫn dự liệu trực tiếp .24 2.4.2 2.5 Thiết bị truyền dẫn liệu qua mạng 25 HỆ THỐNG XỬ LÝ DỮ LIỆU 25 2.5.1 Khối quản lý liệu .25 2.5.2 Khối xử lý số liệu 26 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG QUAN TRẮC CẦU 27 3.1 3.2 MỘT SỐ HỆ THỐNG QUAN TRẮC CẦU TRÊN THẾ GIỚI .27 3.1.1 Cầu Akashi Kaikyo, Nhật Bản 27 3.1.2 Cầu Tatara, Nhật Bản 28 3.1.3 Cầu Tsingma, Hồng Kong 29 MỘT SỐ HỆ THỐNG QUAN TRẮC CẦU Ở VIỆT NAM 30 3.2.1 Cầu Bính, Hải Phịng 31 3.2.2 Cầu Cần Thơ 32 3.2.3 Cầu Rạch Miễu .34 CHƯƠNG 4: CẦU AN ĐÔNG (EXTRADOSED) .36 4.1 4.2 TỔNG QUAN VỀ CẦU AN ĐÔNG 36 4.1.1 Giới thiệu chung 36 4.1.2 Các đặc trưng kỹ thuật [10] 37 PHÂN TÍCH CẦU AN ĐƠNG BẰNG MIDAS CIVIL .39 4.2.1 Giới thiệu phần mềm Midas/Civil 39 4.2.2 Thông số đầu vào 40 4.2.3 Mơ hình hóa kết cấu 41 4.2.4 Kiểm tra tính xác mơ hình 55 CHƯƠNG 5: ĐỀ XUẤT HỆ THỐNG SHM CHO CẦU AN ĐÔNG 57 5.1 MỤC TIÊU BỐ TRÍ HỆ THỐNG SHM 57 5.1.1 Quan trắc ứng xử kết cấu .57 5.1.2 Quan trắc yếu tố môi trường 58 5.1.3 Quan trắc giao thông .59 5.1.4 Độ tin cậy hiệu kinh tế 59 5.2 ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SHM CẦU AN ĐÔNG .60 5.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUAN TRẮC 61 5.3.1 Hệ thống GPS .61 5.3.2 Cảm biến đo gia tốc 65 5.3.3 Cảm biến đo nhiệt 71 5.3.4 Cảm biến đo biến dạng 74 5.3.5 Camera giao thông 77 5.3.6 Trạm quan trắc khí tượng .79 5.3.7 Cân động (W.I.M) 82 5.4 TỔNG HỢP THIẾT BỊ VÀ CHI PHÍ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG SHM CHO CẦU AN ĐÔNG .84 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .87 6.1 KẾT LUẬN .87 6.2 KIẾN NGHỊ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống quan trắc cầu thiết bị kèm [2] .13 Hình 2.2 Thiết bị Loadcell bố trí Loadcell đo lực cáp dây văng 14 Hình 2.3 Một số cảm biến đo dao động 14 Hình 2.4 Cảm biến đo chấn động địa chấn MS2002+ hãng SYSCOM 15 Hình 2.5 Cấu tạo thiết bị đo lực căng dây .16 Hình 2.6 Bố trí cảm biến đo chuyển vị khe co giãn (cầu Ting Kau) .16 Hình 2.7 Đầu dị máy đo độ nghiêng di động bên đường ống [3] 17 Hình 2.8 Cảm biến đo nhiệt .17 Hình 2.9 Cảm biến đo gió cánh quạt siêu âm .18 Hình 2.10 Thiết bị đo mưa nhỏ giọt 18 Hình 2.11 Một số loại camera theo dõi 19 Hình 2.12 Thiết bị GPS hãng Trimble 19 Hình 2.13 Một số ví dụ cảm biến sợi quang FOS 20 Hình 2.14 Lắp đặt cảm biến đo biến dạng FBG cầu TsingMa .20 Hình 2.15 Cấu tạo sợi cáp quang .24 Hình 3.1 Cầu Akashi Kaiyo (Nhật Bản) 27 Hình 3.2 Hệ thống quan trắc cầu Akashi Kaikyo (Nhật Bản) [15] 28 Hình 3.3 Cầu Tatara (Nhật Bản) 28 Hình 3.4 Hệ thống quan trắc cầu Tatara (Nhật Bản) [15] .29 Hình 3.5 Cầu Tsingma (Hồng Kong) 29 Hình 3.6 Hệ thống quan trắc cầu Tsingma (Hồng Kong) [15] 30 Hình 3.7 Cầu Bính (Hải Phịng) 31 Hình 3.8 Hệ thống quan trắc cầu Bính (Hải Phịng) [12] 31 Hình 3.9 Cầu Cần Thơ .32 Hình 3.10 Hệ thống quan trắc cầu Cần Thơ [13] 33 Hình 3.11 Cầu Rạch Miễu .34 Hình 4.1 Mặt cắt dọc cầu An Đơng [10] 38 Hình 4.2 Kích thước dầm vị trí khối đỉnh trụ nhịp [10] 39 Hình 4.3 Các đốt dầm nhịp biên [10] 39 Hình 4.4 Các đốt dầm nhịp [10] 39 Publication 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 lichgodep.com Internet Source au.imm.com.vn Internet Source ngoinhaantoan.vn Internet Source www.tapchicongnghiep.vn Internet Source giamsatgps.vn Internet Source doctiktak.com Internet Source thuvienvatly.com Internet Source apuwa.vn Internet Source shopping24gio.com Internet Source www.saigonet.com.vn Internet Source thammyhongngoc.com Internet Source