Thông tin tài liệu
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 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng - Năm 2019 Cơng trình hoàn thành TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Nguyễn Duy Thảo 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 21 tháng 12 năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa - Thư viện Khoa Xây dựng cầu đường, Trường Đại học Bách Khoa – ĐHĐN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cầu Vĩ Dạ thiết kế theo quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN 18-79 Cầu khai thác (từ tháng năm 1998), đến cầu khai thác sử dụng tốt Tuy nhiên, đứng trước áp lực lưu lượng tải trọng ngày tăng, tải trọng tính tốn theo quy trình thiết kế khơng cịn hiệu lực Nên cần phải có đánh giá lại khả phục vụ cầu Vĩ Dạ theo yêu cầu tải trọng mới, đồng thời phân tích độ tin cậy kết cấu cầu cần thiết Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu tổng quát: Phân tích khả chịu lực kết cấu đánh giá độ tin cậy cầu Vĩ Dạ, thành phố Huế 2.2 Mục tiêu cụ thể: - Đánh giá khả chịu tải cầu Vĩ Dạ theo yêu cầu hoạt tải thiết kế mở rộng, sở để phục vụ việc thiết kế gia cố, tăng cường (nếu cần thiết) - Đánh giá độ tin cậy cầu Vĩ Dạ nhằm bổ sung thông tin cho đơn vị khai thác quản lý cầu .3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu: Cơng trình cầu Vĩ Dạ, thành phố Huế 3.2 Phạm vi nghiên cứu: - Phân tích khả chịu tải kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ, thành phố Huế - Phân tích độ tin cậy kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ theo điều kiện sức kháng uốn - Các kết nghiên cứu thực kết cấu nhịp (dầm chủ BTCT DƯL) cầu Vỹ Dạ Phƣơng pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu thực nghiệm: tiến hành đo đạc trạng cầu, đo đạc ứng xử kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ tác dụng hoạt tải thí nghiệm - Nghiên cứu lý thuyết: áp dụng lý thuyết tính tốn độ tin cậy để tính tốn số độ tin cậy kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: Dựa số liệu kết đo đạc thực tế thử tải cầu tác dụng hoại tải thử nghiệm, phân tích khả chịu tải kết cấu nhịp cầu cũ để đáp ứng với tải trọng hoạt tải khai thác HL93 Phân tích độ tin cậy kết cấu nhịp dựa sở lý thuyết độ tin cậy theo điều kiện sức kháng uốn Từ đưa giải pháp hạn chế độ lệch chuẩn tải trọng dựa độ lệch chuẩn sức kháng để thỏa mãn số độ tin cậy mục tiêu tạo sỡ liệu để giúp cải thiện công tác quản lý cầu Dự kiến nội dung luận văn: Mở đầu; Chương Giới thiệu cơng trình cầu Vĩ Dạ, thành phố Huế, Thừa Thiên Huế; Chương Cơ sở lý thuyết đánh giá độ tin cậy kết cấu cơng trình; Chương Phân tích khả chịu tải đánh giá độ tin cậy cầu Vĩ Dạ; Kết luận kiến nghị 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 Cầu Vỹ Dạ c qua sông Như , thành phố Huế - Địa điểm xây dựng: Phường Xuân Phú phường Vĩ Dạ Thành phố Huế, tỉnh Thừa Thiên Huế Hình 1.1 Bản đồ thể vị trí cầu Vĩ Dạ 1.1.2 Tải trọng thiết kế qui mơ cơng trình - Cầu Vỹ Dạ thiết kế với qui mô vĩnh cửu BTCT BTCTDƯL +Tải trọng thiết kế: Đoàn xe H30-XB80; người ộ 300kg/m2 - Cầu thiết kế theo quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN 18-79 1.2 HIỆN TRẠNG CỦA CẦU VĨ DẠ 1.2.1 Bố trí chung cầu: Tồn cầu gồm nhịp dầm giản đơn 1.2.2 Kết cấu phần Hình 1.4 Hình ảnh kết cấu nhịp cầu Vỹ Dạ 1.2.3 Kết cấu phần dƣới Hình 1.5 Mố cầu Vỹ Dạ 1.2.4 Các hạng mục khác Hình 1.6 Các hạng mục khác cầu Vỹ Dạ 1.3 NHU CẦU TẠO CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỂ QUẢN LÝ CÁC CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THỪA THIÊN HUẾ HIỆN NAY Đứng trước thách thức đặt lớn cho ngành giao thông vận tải giữ nguyên cầu trạng đáp ứng khả khai thác tối thiểu đáp ứng loại tải trọng Nhưng việc quản lý dử liệu cịn sơ sài nên khó khăn cho việc kiểm tra khả chịu tải thực tế Vì vậy, nhu cầu tạo sở liệu cho việc quản lý trở nên cần thiết cấp bách 1.4 TÍNH CẤP THIẾT CỦA VIỆC PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CẦU VĨ DẠ Cầu thiết kế theo quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN 18-79 Đứng trước áp lực lưu lượng tải trọng giao thông ngày tăng, tải trọng tính tốn theo quy trình thiết kế khơng cịn hiệu lực, nên cần phải đánh giá lại khả chịu lực cầu cũ phù hợp với yêu cầu tải trọng khai thác HL93 nhu cầu mở rộng cầu cần thiết Việc thiếu thông tin, liệu khả chịu lực phân cầu giai đoạn đưa cầu vào khai thác sử dụng, ảnh hưởng lớn đến tính an toàn ổn định cho việc thiết kế cấp cầu cũ, Do việc phân tích khả chịu tải thực tế đánh giá độ tin cậy cầu Vĩ Dạ cần thiết cấp bách 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 CÔNG TRÌNH 2.1.1 Tổng quan lý thuyết độ tin cậy kết cấu cơng trình Đánh giá an tồn hay hư hỏng kết cấu hình thành quan điểm tính tốn sau: - Tính tốn an toàn kết cấu theo ứng suất cho phép - Tính tốn an tồn kết cấu theo trạng thái giới hạn - Tính tốn an tồn kết cấu theo lý thuyết độ tin cậy Trong quan điểm tính tốn trên, tính tốn an tồn kết cấu theo lý thuyết độ tin cậy sát với thực tế có xét đến sai lệch ngẫu nhiên tham số tính tốn có thực tế 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 Năm 1981 B.V.Gnhedenco, B.V.Beliav, Iu.K.Xoloviev trình ày “Những phương pháp toán học lý thuyết độ tin cậy” cách có hệ thống quan niệm thiết kế theo độ tin cậy Trong thập niên cuối kỷ 20, nghiên cứu ứng dụng độ tin cậy tăng lên số lượng chất lượng Lý thuyết độ tin cậy sử dụng làm sở trình cải tiến tiêu chuẩn thiết kế 2.2 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT CẤU CƠNG TRÌNH 2.2.1 Chỉ số độ tin cậy β S R (2.8b) 2 R S Xác suất phá hoại xác định sau: Pf ( ) (2.9) Xác suất an toàn: PS Pf ( ) [1 ( )] ( ) 2.10) Bảng 2.1 Bảng tra hàm Hình 2.2 Mơ hình giao thoa thể xác suất khơng an tồn 2.2.2 Phƣơng pháp tuyến tính hóa xác định số β a Tuyến tính hóa hàm có biến ngẫu nhiên Trong thực tế tính tốn ĐTC thường gặp hàm số có biến ngẫu nhiên Cách xác định kỳ vọng phương sai hàm ngẫu nhiên theo kỳ vọng phương sai biến ngẫu nhiên sau b Hàm biến ngẫu nhiên c Hàm nhiều biến ngẫu nhiên d Nâng cao mức xác kết tuyến tính hóa Kết luận Chƣơng Qua phân tích trên, ta dùng số phương pháp để đánh giá độ tin cậy kết cấu cơng trình theo cách tiếp cận: + Theo Bolotin + Theo định nghĩa tiêu chí số mục tiêu Cách đơn giản g n với tiêu chuẩn Vì luận văn này, học viên áp dụng lý 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 CHƢƠNG PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CẦU VĨ DẠ 3.1 PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CẦU VĨ DẠ 3.1.1 KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG CẦU VĨ DẠ a Phương pháp đo đạc kiểm tra đánh giá trạng tổng thể c Tiến hành kiểm tra đo đạc tổng thể cầu b Thiết bị phục vụ công tác khảo sát trạng: - Thước thép, kính soi vết nứt thiết bị đo độ mở rộng vết nứt (Kính lúp có vạch chia 02 mm), súng bật nẩy Schmid xác định cường độ bê tơng, máy tồn đạc điện tử + mia, đàm,… c Kết đo đạc kiểm tra đánh giá trạng tổng thể - Hiện trạng kết cấu nhịp trụ cầu tốt - Các khe co giãn cần vệ sinh, tu bảo dưỡng - Hệ thống thoát nước bị hư hỏng cần sửa chữa - Gối cầu cao su cần kiểm tra thường xuyên để có biện pháp khắc phục kịp thời Một số hình ảnh kết kiểm tra đánh giá trạng: Hình 3.2 Cát lấp đầy khe co giãn Hình 3.3 Gối cao su bị lệch, trượt đày dầm Hình 3.4 Nước chảy tự xuống xà mũ trụ cầu 10 Ứng suất xác định thông qua kết đo iến dạng thiết bị đo Mỗi mặt c t ngang bố trí điểm đo tim cầu Chuyển vị đo ằng võng kế Mỗi mặt c t ngang bố trí điểm đo tim cầu *Sơ đồ xếp hoạt tải tĩnh: Khi đo ứng suất mặt c t phải xếp đoàn hoạt tải vào đường ảnh hưởng để tạo nội lực khoảng từ (80-90)% so với nội lực hoạt tải thiết kế tiêu chuẩn khơng xét xung kích mặt c t cần đo Mỗi sơ đồ tải dọc nêu lại đặt theo vị trí khác theo phương ngang cầu theo tải sau: SĐ1: xe đặt lệch hạ lưu - gây hiệu ứng uốn xo n lớn cho mặt c t cần đo (đo lặp lần) SĐ2: xe đặt lệch thượng lưu - gây hiệu ứng uốn xo n lớn cho mặt c t cần đo (đo lặp lần) SĐ3: xe đặt tâm - gây hiệu ứng uốn lớn cho mặt c t cần đo (đo lặp lần) 3.1.3.2 Đo đạc phản ứng kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ dƣới tác dụng tải trọng động a Phương pháp đo đạc phản ứng kết cấu nhịp c Vĩ Dạ Mỗi mặt c t ngang cầu bố trí 01 điểm đo chuyển vị động (hoặc biến dạng động) nhịp *Sơ đồ xếp hoạt tải động: SĐ1: xe chạy tâm - gây hiệu ứng uốn động lực lớn nhất, vận tốc 20,30,40 Km/h b h i ng đo đạc phản ứng kết cấu nhịp dư i tác dụng tải tr ng động: Đo chuyển vị (hoặc biến dạng động): điểm; Đo gia tốc dao động kết cấu nhịp: điểm c.Tải tr ng thử dùng để đo đạc phản ứng kết cấu nhịp: - Tải trọng trục xe 30T: Trục 1:6T; Trục 2: 12T; Trục 3: 12T - Khoảng cách trục xe: Khoảng cách từ trục đến trục ≈4.0m; khoảng cách từ trục đến trục ≈1.35m 11 -Trong sơ đồ tải xe xếp mặt cầu theo phương án: a- Lệch tâm phía thượng lưu b- Đúng tâm c- Lệch tâm phía hạ lưu d Thiết bị phục vụ cơng tác đo đạc phản ứng kết cấu nhịp c Vĩ Dạ Hình 3.11 Hệ thống kiểm định kết cấu cầu STS - Wifi (BDI Hoa Kỳ) Hình 3.12 Hệ thống thu thập liệu thử tại trường cơng trình Hình 3.14 Điều xe thử tải vào vị trí theo sơ đồ kiểm định cầu 12 d Kết đo đạc phản ứng kết cấu nhịp c Vĩ Dạ dư i tác dụng hoạt tải thử nghiệm Bảng 3.6 Tổng hợp kết ứng suất kết cấu nhịp dầm T (L=33m) Kết cấu Dầm 1-Nhịp Dầm 2-Nhịp Dầm 3-Nhịp Dầm 4-Nhịp Dầm 5-Nhịp Dầm 6-Nhịp Dầm 1-Nhịp Dầm 2-Nhịp Dầm 3-Nhịp Dầm 4-Nhịp Dầm 5-Nhịp Dầm 6-Nhịp Ứng suất bê tông kết cấu nhịp (tại L/2) hoạt tải (MPa) Đúng tâm Lệch tâm thượng lưu Lệch tâm hạ lưu 1.46 3.03 1.37 1.93 3.23 1.51 2.54 2.59 2.35 2.17 2.04 2.23 1.58 1.56 3.15 1.48 1.27 2.97 1.53 2.47 1.29 1.88 2.48 1.60 2.27 2.43 2.07 2.65 2.48 2.76 2.35 1.88 3.14 1.61 1.41 2.85 Bảng 3.7 Tổng hợp kết chuyển vị kết cấu nhịp dầm T (L=33m) Độ võng kết cấu nhịp (tại L/2) hoạt tải (mm) Kết cấu Đúng tâm Lệch tâm thượng lưu Lệch tâm hạ lưu Dầm 1-Nhịp Dầm 2-Nhịp Dầm 3-Nhịp Dầm 4-Nhịp Dầm 5-Nhịp Dầm 6-Nhịp Dầm 1-Nhịp Dầm 2-Nhịp Dầm 3-Nhịp Dầm 4-Nhịp 4.50 6.03 7.18 6.77 5.91 4.47 5.41 5.92 7.15 6.98 5.86 7.13 7.51 6.19 4.53 3.59 6.38 7.12 6.58 6.62 3.50 4.84 6.68 7.08 6.98 5.87 3.29 4.90 6.69 7.33 Dầm 5-Nhịp 6.02 4.80 6.98 Dầm 6-Nhịp 5.26 3.25 6.47 13 3.1.4 Phân tích khả chịu tải kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ 3.1.4.1 Tính tốn ứng suất bê tông kết cấu nhịp nhịp (tại L/2) đoàn xe thử tải gây Ứng suất tính tốn bê tơng kết cấu nhịp (tại L/2) đoàn xe thử tải gây theo 22TCN272-05: - Hệ số phân bố ngang cho moment là: 0.717 (Phụ lục 02) - Moment tính tốn bê tơng kết cấu nhịp (tại L/2) đồn xe thử tải gây ra: M= g M Pi yi =2948935445.22 (N.mm) (Phụ lục 01) - Moment kháng uốn dầm: W=278707.39 (cm3) (Phụ lục 03) Bảng 3.8 Tổng hợp kết kiểm tra ứng suất kết cấu nhịp dầm T (L=33m) Ứng suất bê tông kết cấu nhịp (tại L/2) hoạt tải (MPa) Đúng tâm Kết cấu Lệch tâm thượng lưu Lệch tâm hạ lưu Đ.đạc/ Đ.đạc/ Đ.đạc/ Đo đạc Lý thuyết L.thuyết Đo đạc Lý thuyết L.thuyết Đo đạc Lý thuyết L.thuyết (%) (%) (%) Dầm 1-Nhịp 1.46 7.29 20.03 3.03 7.29 41.56 1.37 7.29 18.79 Dầm 2-Nhịp 1.93 7.29 26.47 3.23 7.29 44.31 1.51 7.29 20.71 Dầm 3-Nhịp 2.54 7.29 34.84 2.59 7.29 35.53 2.35 7.29 32.24 Dầm 4-Nhịp 2.17 7.29 29.77 2.04 7.29 27.98 2.23 7.29 30.59 Dầm 5-Nhịp 1.58 7.29 21.67 1.56 7.29 21.40 3.15 7.29 43.21 Dầm 6-Nhịp 1.48 7.29 20.30 1.27 7.29 17.42 2.97 7.29 40.74 Dầm 1-Nhịp 1.53 7.29 20.99 2.47 7.29 33.88 1.29 7.29 17.70 Dầm 2-Nhịp 1.88 7.29 25.79 2.48 7.29 34.02 1.60 7.29 21.95 Dầm 3-Nhịp 2.27 7.29 31.14 2.43 7.29 33.33 2.07 7.29 28.40 Dầm 4-Nhịp 2.65 7.29 36.35 2.48 7.29 34.02 2.76 7.29 37.86 Dầm 5-Nhịp 2.35 7.29 32.24 1.88 7.29 25.79 3.14 7.29 43.07 Dầm 6-Nhịp 1.61 7.29 22.09 1.41 7.29 19.34 2.85 7.29 39.09 Nhận xét: - Kết đo đạc ứng suất dầm chủ tải trọng thử tĩnh gây nhỏ lớn so với giá trị tính tốn lý thuyết Giá trị 14 đo ứng suất dầm theo ba tải đạt từ (17.42 ÷ 44.31)% so với giá trị ứng suất tính tốn lý thuyết 3.1.4.2 Tính tốn chuyển vị kết cấu nhịp nhịp (tại L/2) đoàn xe thử tải gây ra: - Độ võng xe thử tải gây 1/2 nhịp: 2 g P.c.(3l 4c ) dpv = M =16.04 (mm) ( 48.E J ) Trong đó: + g M : Hệ số phân bố ngang mô men dầm, g M =0.717 (theo Phụ lục 02) + P: tải trọng trục xe thử tải lấy theo sơ đồ xếp xe (KN) (P1=12T; P2=12T; P3=6T) + c: Khoảng cách từ trục xe đến gối gần (mm) (c1=14.8m; c2=16.1m; c3=12.1m) + l: Chiều dài tính tốn nhịp (mm), l=32.2 (m) + E: mô đuyn đàn hồi dầm: E=31799 (MPa) + J: mơ men qn tính dầm: J= 28174371 (cm4) Bảng 3.9 ng hợp ết kiểm tra chuyển vị kết cấu nhịp dầm T (L=33m) Độ võng kết cấu nhịp (tại L/2) hoạt tải (mm) Lệch tâm thượng lưu Lệch tâm hạ lưu Đ.đạc/ Đ.đạc/ Đ.đạc/ Đo Lý Đo Lý L.thuyết L.thuyết L.thuyết đạc thuyết đạc thuyết (%) (%) (%) Đúng tâm Kết cấu Dầm 1Nhịp Dầm 2Nhịp Dầm 3Nhịp Dầm 4Nhịp Dầm 5Nhịp Dầm 6Nhịp Dầm 1Nhịp Dầm 2Nhịp Đo đạc Lý thuyết 4.50 16.04 28.05 5.86 16.04 36.53 3.50 16.04 21.82 6.03 16.04 37.59 7.13 16.04 44.45 4.84 16.04 30.17 7.18 16.04 44.76 7.51 16.04 46.82 6.68 16.04 41.65 6.77 16.04 42.21 6.19 16.04 38.59 7.08 16.04 44.14 5.91 16.04 36.85 4.53 16.04 28.24 6.98 16.04 43.52 4.47 16.04 27.87 3.59 16.04 22.38 5.87 16.04 36.60 5.41 16.04 33.73 6.38 16.04 39.78 3.29 16.04 20.51 5.92 16.04 36.91 7.12 16.04 44.39 4.90 16.04 30.55 15 Độ võng kết cấu nhịp (tại L/2) hoạt tải (mm) Lệch tâm thượng lưu Lệch tâm hạ lưu Đ.đạc/ Đ.đạc/ Đ.đạc/ Đo Lý Đo Lý L.thuyết L.thuyết L.thuyết đạc thuyết đạc thuyết (%) (%) (%) Đúng tâm Kết cấu Dầm 3Nhịp Dầm 4Nhịp Dầm 5Nhịp Dầm 6Nhịp Đo đạc Lý thuyết 7.15 16.04 44.58 6.58 16.04 41.02 6.69 16.04 41.71 6.98 16.04 43.52 6.62 16.04 41.27 7.33 16.04 45.70 6.02 16.04 37.53 4.80 16.04 29.93 6.98 16.04 43.52 5.26 16.04 32.79 3.25 16.04 20.26 6.47 16.04 40.34 *Nhận xét: - Giá trị độ võng lớn dầm chủ đo ba tải 7.51 mm, nhỏ độ võng cho phép 32.2 mm (Theo 22TCN 272:05) * Kết luận: -Kết đo đạc kiểm định ứng suất kết cấu nhịp cầu (nhịp 5) tác dụng tải trọng tĩnh nhỏ kết phân tích lý thuyết -Kết đo đạc độ võng kết cấu nhịp cầu (nhịp 5) tác dụng tải trọng tĩnh nhỏ kết phân tích lý thuyết Dựa vào đo đạc thử tải kết phân tích lý thuyết cho thấy: Kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ đảm bảo khả chịu lực an toàn với hoạt tải HL93 3.2 ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY KẾT CẤU NHỊP CẦU VĨ DẠ 3.2.1 Độ tin cậy mục tiêu cầu Vĩ Dạ Trong Tiêu chuẩn thiết kế cầu ASSHTO LRFD quy định số độ tin cậy mục tiêu [β] sau: • [β] = 3.5: kết cấu phần • [β] = 2.5: kết cấu móng Đối với cầu Vĩ Dạ, việc phân tích tính tốn độ tin cậy thực kết cấu nhịp (dầm chủ) Do vậy, luận án chọn độ tin cậy mục tiêu [β] = 3.5 3.2.2 Xác định độ tin cậy kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ Thực đánh giá độ tin cậy β kết cấu nhịp số gồm dầm chủ cầu Vĩ Dạ xem xét theo điều kiện sức kháng uốn Giả thuyết quy luật phân bố tải trọng sức kháng uốn dầm tuân theo quy luật phân bố chuẩn 16 Để khảo sát, đánh giá độ tin cậy dầm chủ cầu Vĩ Dạ Trong luận án học viên tiến hành thay đổi độ lệch sức kháng uốn tăng 14%, 15%, 16% Thay đổi độ lệch chuẩn hoạt tải theo cấp tăng tải xét tương ứng 5%,10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%,70%, 75% Công thức xác định độ tin cậy: (3.1) R S β Trong đó: 2 R S + R : kỳ vọng khả nội kết cấu nhịp, sức kháng uốn tính tốn dầm R = 1,273.1010 N.mm (Xem Phụ lục 03) + S : kỳ vọng hiệu ứng tổng tải trọng tác dụng bên lên kết cấu nhịp ( S giá trị moment tính tốn L/2 tĩnh tải hoạt tải HL93 tác dụng lên kết cấu nhịp- Xem Phụ lục 03) Ta có trị số S cho dầm nhịp số 05 sau: Bảng 3.10: Kỳ vọng hiệu ứng t ng tải trọng tác dụng bên lên kết cấu nhịp 5,69.109 5,84.109 5,77.109 5,85.109 5,78.109 5,68.109 Dầm số 01 Dầm số 02 Dầm số 03 Dầm số 04 Dầm số 05 Dầm số 06 (M.mm) (M.mm) (M.mm) (M.mm) (M.mm) (M.mm) + σR : độ lệch chuẩn sức kháng uốn tính tốn dầm xét phụ thuộc vào suy giảm khả chịu lực kết cấu nhịp, giả thiết 14%, 15%, 16%, ta có bảng sau: Bảng 3.11 Độ lệch chuẩn sức kháng uốn σR Độ lệch chuẩn sức kháng uốn (N.mm) 14% 15% 16% Dầm số 01 1.78E+09 1.91E+09 2.04E+09 Dầm số 02 1.78E+09 1.91E+09 2.04E+09 Dầm số 03 1.78E+09 1.91E+09 2.04E+09 Dầm số 04 1.78E+09 1.91E+09 2.04E+09 Dầm số 05 1.78E+09 1.91E+09 2.04E+09 Dầm số 06 1.78E+09 1.91E+09 2.04E+09 17 + σs : độ lệch chuẩn hoạt tải theo cấp tăng tải xét tương ứng 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, ta có bảng sau: Bảng 3.12 Độ lệch chuẩn tải trọng hoạt tải Độ lệch chuẩn tải trọng hoạt tải (N.mm) σS 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% Dầm số 01 6.41E+07 1.28E+08 1.92E+08 2.57E+08 3.21E+08 3.85E+08 4.49E+08 5.13E+08 Dầm số 02 7.16E+07 1.43E+08 2.15E+08 2.86E+08 3.58E+08 4.29E+08 5.01E+08 5.73E+08 Dầm số 03 6.80E+07 1.36E+08 2.04E+08 2.72E+08 3.40E+08 4.08E+08 4.76E+08 5.44E+08 Dầm số 04 7.18E+07 1.44E+08 2.15E+08 2.87E+08 3.59E+08 4.31E+08 5.03E+08 5.74E+08 Dầm số 05 6.84E+07 1.37E+08 2.05E+08 2.73E+08 3.42E+08 4.10E+08 4.79E+08 5.47E+08 Dầm số 06 6.34E+07 1.27E+08 1.90E+08 2.53E+08 3.17E+08 3.80E+08 4.44E+08 5.07E+08 Độ lệch chuẩn tải trọng hoạt tải (N.mm) σS 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% Dầm số 01 5.77E+08 6.41E+08 7.05E+08 7.70E+08 8.34E+08 8.98E+08 9.62E+08 Dầm số 02 6.44E+08 7.16E+08 7.87E+08 8.59E+08 9.30E+08 1.00E+09 1.07E+09 Dầm số 03 6.12E+08 6.80E+08 7.48E+08 8.16E+08 8.84E+08 9.52E+08 1.02E+09 Dầm số 04 6.46E+08 7.18E+08 7.90E+08 8.62E+08 9.33E+08 1.01E+09 1.08E+09 Dầm số 05 6.15E+08 6.84E+08 7.52E+08 8.20E+08 8.89E+08 9.57E+08 1.03E+09 Dầm số 06 5.70E+08 6.34E+08 6.97E+08 7.60E+08 8.24E+08 8.87E+08 9.51E+08 18 3.2.2.1 Kết tính tốn ĐTC cho d m nhịp s 5: a D m s 01- Nhịp 05 Kết luận: - σR ≤ 15% σS ≤ 49.05% đảm bảo [β] - σR = (15÷15.6)% σS ≤23% đảm bảo [β] - σR >15.6% σS > 72.54% hơng đảm bảo [β] Hình 3.15 Biểu đồ quan hệ số độ tin cậy độ lệch chuẩn tải trọng dầm chủ 01 b D m s 02 - Nhịp 05 Kết Luận: - σR ≤ 15% σS ≤ 33.22% đảm bảo [β] - σR = (15÷15.4)% σS ≤ 12% đảm bảo [β] - σR >15.4% σS > 58.30% hông đảm bảo [β] Hình 3.16 Biểu đồ quan hệ số độ tin cậy độ lệch chuẩn tải trọng dầm chủ 02 19 c D m s 03 - Nhịp 05 Kết Luận: - σR ≤ 15% σS ≤ 40.81% đảm bảo [β] - σR = (15÷15.4)% σS ≤ 18% đảm bảo [β] - σR >15.4% σS > 64.88% hơng đảm bảo [β] Hình 3.17 Biểu đồ quan hệ số độ tin cậy độ lệch chuẩn tải trọng dầm chủ 03 d D m s 04 - Nhịp 05 Kết Luận: - σR ≤ 15% σS ≤ 32.73% đảm bảo [β] - σR = (15÷15.4)% σS ≤ 11% đảm bảo [β] - σR >15.4% σS > 57.90% hông đảm bảo [β] Hình 3.18 Biểu đồ quan hệ số độ tin cậy độ lệch chuẩn tải trọng dầm chủ 04 20 e D m s 05 - Nhịp 05 Kết Luận: - σR ≤ 15% σS ≤ 40.01% đảm bảo [β] - σR = (15÷15.5)% σS ≤ 16% đảm bảo [β] - σR >15.5% σS > 64.13% hơng đảm bảo [β] Hình 3.19 Biểu đồ quan hệ số độ tin cậy độ lệch chuẩn tải trọng dầm chủ 05 e D m s 06 - Nhịp 05 Kết Luận: - σR ≤ 15% σS ≤ 50.71% dầm số 06 đảm bảo [β] - σR = (15÷15.7)% σS ≤ 20% dầm số 06 đảm bảo [β] - σR >15.7% σS > 74.14% dầm số 06 hơng đảm bảo [β] Hình 3.20 Biểu đồ quan hệ số độ tin cậy độ lệch chuẩn tải trọng dầm chủ 06 3.2.2.2 Kết tính tốn ĐTC cho kết cấu nhịp s 5: Tổng hợp kết phân tích ĐTC cho dầm mục số 3.2.2.1, ta thu ĐTC cho toàn ộ dầm thuộc nhịp tương ứng với độ lệch sức kháng uốn khác sau: 21 *Trường h p độ lệch sức kháng u n =14% Đánh giá: + σS < 57.89%:- Các dầm đảm bảo [β] + σS= (57.89÷58.3)%: dầm chủ số 04 hơng đảm bảo [β] + σS = (58.3%÷64.13)%: dầm chủ số 02, 04 hông đảm bảo [β] + σS = (64.13%÷64.88)%: dầm chủ số 02, 04, 05 hơng đảm bảo [β] + σS = (64.88%÷72.54)%: dầm chủ số 02, 03, 04, 05 hông đảm bảo [β] + σS = (72.54%÷74.14)%: dầm chủ số 06 đảm bảo [β], dầm chủ khác hông đảm bảo [β] + σS > 74.14%: tất dầm chủ hông đảm bảo [β] Hình 3.21 Biểu đồ quan hệ số độ tin cậy độ lệch chuẩn tải trọng dầm chủ nhịp số trường hợp độ lệch chuẩn sức kháng 14% *Trường h p độ lệch sức kháng u n =15% Đánh giá: + σS ≤ 32.72%:- Các dầm đảm bảo [β] + 32.72%< σS ≤ 33.22%: tất dầm đảm bảo [β] trừ dầm chủ số 04 + 33.22%< σS ≤ 40.01%: tất dầm đảm bảo [β] trừ dầm chủ số 02, 04 + 40.01%< σS ≤ 40.81%: dầm số 02, 04 05 hông đảm bảo [β]; dầm lại đảm bảo [β] + 40.81%< σS ≤ 49.05% dầm số 02; 03; 04 05 hông đảm bảo [β]; dầm số 01, 06 đảm bảo [β] + 49.05%< σS ≤ 50.71% tất dầm hông đảm bảo [β], dầm số 06 đảm bảo độ tin cậy mục tiêu [β] + σS> 50.71% tất dầm chủ hông đảm bảo độ tin cậy mục tiêu [β] Hình 3.22 Biểu đồ quan hệ số độ tin cậy độ lệch chuẩn tải trọng dầm chủ nhịp số trường hợp độ lệch chuẩn sức kháng 15% 22 *Trường h p độ lệch sức kháng u n =16% Đánh giá : +σR ≥16% tất dầm hơng đảm bảo độ tin cậy mục tiêu ([β] = 3.5) Hình 3.23 Biểu đồ quan hệ số độ tin cậy độ lệch chuẩn tải trọng dầm chủ nhịp số trường hợp độ lệch chuẩn sức kháng 16% 23 KẾT LUẬN Kết luận Các nội dung đạt đề tài cụ thể sau: -Đã tiến hành khảo sát trạng Cầu Vỹ Dạ, xác định cường độ thực tế bê tông kết cấu nhịp, bê tông mố, trụ cầu -Đo đạc thử tải cầu tác dụng hoạt tải thử nghiệm Kết đo đạc phân tích khả chịu tải kết cấu nhịp cầu cho thấy KCN đảm bảo an toàn khai thác với hoạt tải khai thác HL93 -Phân tích ĐTC KCN dựa sở lý thuyết độ tin cậy theo điều kiện sức kháng uốn Kết phân tích ĐTC dầm nhịp số theo điều kiện sức kháng uốn đạt sau: *Trường hợp độ lệch chuẩn sức kháng 14%: + σS ≤ 57.89%: Các dầm đảm bảo ĐTC mục tiêu [β]=3.5 + 57.89%< σS ≤ 58.3%: Tất dầm đảm bảo [β] trừ dầm chủ số 04 + 58.3%< σS ≤ 64.13%: Tất dầm đảm bảo [β] trừ dầm chủ số 02, 04 + 64.13%< σS ≤ 64.88%: Các dầm số 02, 04 05 khơng đảm bảo [β], dầm cịn lại đảm bảo [β] + 64.88%< σS ≤ 72.54%: Các dầm số 02; 03; 04 05 không đảm bảo [β], dầm số 01, 06 đảm bảo [β] + 72.54%< σS ≤ 74.14%:Tất dầm không đảm bảo [β], dầm số 06 đảm bảo [β] + σS> 74.14% tất dầm chủ khơng đảm bảo [β] *Trường hợp độ lệch chuẩn sức kháng 15%: + σS ≤ 32.72%: Các dầm đảm bảo [β] + 32.72%< σS ≤ 33.22%: Tất dầm đảm bảo [β] trừ dầm chủ số 04 + 33.22%< σS ≤ 40.01%: Tất dầm đảm bảo [β] trừ dầm chủ số 02, 04 24 + 40.01%< σS ≤ 40.81%: Các dầm số 02, 04 05 không đảm bảo [β], dầm lại đảm bảo [β] + 40.81%< σS ≤ 49.05%: Các dầm số 02; 03; 04 05 không đảm bảo [β], dầm số 01, 06 đảm bảo [β]=3.5 + 49.05%< σS ≤ 50.71%:Tất dầm không đảm bảo [β], dầm số 06 đảm bảo [β] + σS> 50.71%: Tất dầm chủ không đảm bảo độ tin cậy mục tiêu [β] *Trường hợp độ lệch chuẩn sức kháng 16%: + Tất dầm không đảm bảo độ tin cậy mục tiêu [β]=3.5 Kiến nghị Do điều kiện nghiên cứu bị hạn chế, nên luận án chưa xác định độ lệch chuẩn thực tế sức kháng dầm hoạt tải khai thác cầu Vỹ Dạ Trong thời gian đến cần tiến hành thực thêm công tác đo đạc tham số ảnh hưởng đến độ lệch sức kháng dầm: kích thước hình học dầm, tính chất lý dầm, hao hụt ứng suất cốt thép….đồng thời quan tr c lưu lượng như độ lớn hoạt tải khai thác thực tế lưu thông cầu Theo kết nghiên cứu luận án: -Nếu độ lệch chuẩn sức kháng ≤14%: nên hạn chế hoạt tải có độ lệch vượt 57.89% để đảm bảo ĐTC mục tiêu [β]=3.5 -Nếu độ lệch chuẩn sức kháng =(14÷15)%: nên hạn chế hoạt tải có độ lệch vượt 32.72% để đảm bảo ĐTC mục tiêu [β]=3.5 -Nếu độ lệch chuẩn sức kháng >15%: Các dầm không đảm bảo ĐTC mục tiêu [β]=3.5./ ... CHƢƠNG PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CẦU VĨ DẠ 3.1 PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CẦU VĨ DẠ 3.1.1 KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG CẦU VĨ DẠ a Phương pháp đo đạc kiểm tra đánh giá trạng tổng... khả chịu tải thực tế Vì vậy, nhu cầu tạo sở liệu cho việc quản lý trở nên cần thiết cấp bách 1.4 TÍNH CẤP THIẾT CỦA VIỆC PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CẦU VĨ DẠ Cầu. .. thành phố Huế, Thừa Thiên Huế; Chương Cơ sở lý thuyết đánh giá độ tin cậy kết cấu cơng trình; Chương Phân tích khả chịu tải đánh giá độ tin cậy cầu Vĩ Dạ; Kết luận kiến nghị 3 CHƢƠNG CƠNG TRÌNH CẦU
Ngày đăng: 10/06/2021, 00:50
Xem thêm:
