Phân tích thực trạng lưu hành xe tải nặng đến hệ thống cầu yếu trên địa bàn tỉnh khánh hòa

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN TRỰC PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG LƯU HÀNH XE TẢI NẶNG ĐẾN HỆ THỐNG CẦU YẾU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng - Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN TRỰC PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG LƯU HÀNH XE TẢI NẶNG ĐẾN HỆ THỐNG CẦU YẾU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA Chuyên ngành Mã số : Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thơng : 85.80.205 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN LAN Đà Nẵng - Năm 2019 LỜI CẢM ƠN Học viên xin chân thành cảm ơn Thầy giáo TS Nguyễn Lan tận tình hướng dẫn - bảo trình làm luận văn Xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ, giảng viên Khoa Xây dựng Cầu đường, Phòng KH, SĐH & HTQT Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Ban đào tạo Sau đại học - Đại học Đà Nẵng, quan, gia đình, bạn bè động viên tạo điều kiện cho học viên thời gian học cao học hoàn thành luận văn tốt nghiệp Với thời gian nghiên cứu lực thân hạn chế, luận văn chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, tồn Học viên mong nhận ý kiến đóng góp từ phía thầy bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Đà Nẵng, tháng năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết tính tốn nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Văn Trực PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG LƯU HÀNH XE TẢI NẶNG ĐẾN HỆ THỐNG CẦU YẾU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA Học viên: Nguyễn Văn Trực, Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 60.58.02.05 Khóa: K33 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt - Hiện các tiêu chuẩn thiết kế đánh giá kết cấu nói chung cầu nói riêng ở các nước dựa phương pháp thiết kế theo xác xuất, theo các biến tải trọng sức kháng kết cấu các đại lượng ngẫu nhiên Các tiêu chuẩn thiết kế, đánh giá cầu thực hành cho kỹ sư thiết kế biên soạn hiệu chuẩn thể dạng bán xác xuất gọi thiết kế theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng, người ta hiệu chuẩn các hệ số tải trọng hệ số sức kháng để cơng trình đạt độ tin cậy mục tiêu cho trước (thường hệ số độ tin cậy thiết kế cầu từ 3.5 đến 4) Để hiệu chuẩn các hệ số tải trọng theo số liệu giao thông vùng hay Quốc gia, cần thiết phải xây dựng phổ tải trọng cho sở liệu xe lưu thông thu thập Luận văn nghiên cứu xác định phổ tải trọng ở thời điểm các xe tải nặng lưu thông địa bàn tỉnh Khánh Hịa, so sánh hiệu ứng phở tải trọng xe tải nặng tỉnh Khánh Hòa với tải thiết kế HL93 tải hợp pháp cho đánh giá cầu, qua nhận xét mức độ an toàn các cầu cũng định hướng cho việc quản lý tải trọng lưu hành, đặc biệt các xe tải nặng lưu hành hệ thống đường Từ khóa - Tải trọng xe, phở tải trọng, phổ hiệu ứng lực, hoạt tải thiết kế, xe quá tải ANALYSIS OF THE CURRENT SITUATION OF VEHICLES OF TRAVELING TO THE BRIDGE SYSTEM IN KHANH HOA PROVINCE Summary - At present the structural design and evaluation standards in general and demand in particular are based on the probabilistic design method in which load variables and structural resistances are random varibles Practical design standards for design engineers are edited and calibrated as semi-probability form, also known as load and resistance design (LRFD), in which Load and resistance coefficients are calibrated to achieve given target reliability (usually the bridge reliability index of 3.5 to 4) In order to calibrate the load coefficients according to the traffic data of a region or a country, it is necessary to build the load spectrum for a collected vehicle database This thesis investigates the current load distribution of heavy trucks in Khanh Hoa province, compared with the load spectrum of bridge design standard HL93 and Legal load for bridge evaluation, which can comment on the safety of the designed bridges as well as the direction of managing the vehicle loads, especially for heavy vehicle loads circulated on the road system Keywords - Vehicle load, load spectrum, load effect spectrum, design live load, overload vehicle.tor of 3.5 to 4) In order to calibrate the load coefficients according o the traffic MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU 1.Lý chọn đề tài 2.Mục tiêu nghiên cứu đề tài 3.Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4.Phương pháp nghiên cứu 5.Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 6.Bố cục đề tài CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH LƯU HÀNH XE TẢI NẶNG VÀ MẠNG LƯỚI CẦU YẾU CẦU YẾU TẠI TỈNH KHÁNH HÒA 1.1.Các quy định chung tải trọng lưu hành đường bộ: 1.1.1.Trên giới: 1.1.2.Các quy định pháp luật giới hạn tải trọng lưu hành đường Việt Nam: 1.1.3.Đối với tỉnh Khánh Hòa: 1.2.Thực trạng lưu hành xe tải nặng địa bàn Khánh Hòa 1.2.1.Sự ảnh hưởng các dự án đến gia tăng lưu hành xe tải nặng 1.2.2.Các liệu điều tra xe tải nặng, các thống kê 10 1.3.Hiện trạng mạng lưới giao thơng địa bàn tỉnh Khánh Hịa 12 1.3.1.Mạng lưới giao thông đường 12 1.3.2.Các cầu hệ thống đường bộ, số cầu lớn, cầu yếu tuyến trục chính: 15 1.3.3.Đường hàng không: 17 1.3.4.Đường sắt: 17 1.3.5.Đường biển: 17 1.4.Thuận lợi khó khăn quản lý tải trọng phương tiện có khả quá tải với hệ thống cầu đường tỉnh 17 1.5.Kết luận 19 CHƯƠNG 2CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH HIỆU ỨNG TẢI TRỌNG XE VÀ ĐÁNH GIÁ CẦU CŨ 20 2.1.Cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn phân tích kết cấu 20 2.2.Ứng dụng phần mềm SAP2000 tính tốn hiệu ứng tải trọng di động [2] 23 2.3.Xác định phổ tải trọng xe từ liệu thống kê xe tải nặng 29 2.3.1.Khái niệm chung cân động 29 2.3.2.Lọc liệu WIM 31 2.3.3.Dự báo hiệu ứng lực từ liệu trạm cân động cho đánh giá cầu cũ 32 2.4.Cơ sở đánh giá khả chịu tải cầu cũ [3] 32 CHƯƠNG 3PHÂN TÍCH DỮ LIỆU XE TẢI NẶNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA VÀ ĐÁNH GIÁ CẦU YẾU 43 3.1.Phân tích liệu xe tải nặng địa bàn tỉnh Khánh Hòa 43 3.1.1.Dữ liệu xe tải nặng 43 3.1.2.Kết phân tích liệu xe tải nặng 43 3.2.Ví dụ đánh giá cầu yếu 53 3.2.1.Lựa chọn cầu yếu đánh giá 53 3.2.2.Đánh giá cầu giới hạn tải trọng: 54 3.2.3.Khả chịu tải cầu: 54 3.2.4.Hiệu ứng tải trọng thường xuyên: DL 55 3.2.5.Hiệu ứng hoạt tải : LL 55 3.2.6.Xác định tải trọng cắm biển: 56 3.3.Mơ hình hóa kết cấu: 56 3.3.1.Xác định sức kháng danh định dầm: 57 3.3.2.Phân tích kết cấu: 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Kiểm tra tải trọng xe trạm cân lưu động cân xách tay 12 Hình 2.1: Định nghĩa mẫu vật liệu 23 Hình 2.2: Định nghĩa mẫu mặt cắt các đối tượng mơ hình 24 Hình 2.3: Gắn mặt cắt cho các đối tượng 24 Hình 2.5: Định nghĩa xe cho tải di động 25 Hình 2.6: Định nghĩa xe tiêu chuẩn 26 Hình 2.7: Định nghĩa xe tổng quát 26 Hình 2.8: Định nghĩa lớp xe 27 Hình 2.9: Định nghĩa trường hợp tải di động 27 Hình 2.10: Gán giá trị tải tĩnh cho các trường hợp tải tĩnh 28 Hình 2.11: Định nghĩa tổ hợp tải 28 Hình 2.12: Phân tích kết 29 Hình 2.13: Ví dụ hệ thống cân động xe đường ô tô (FWHA manual) 30 Hình 2.14: Sơ đồ cấu tạo hệ thống B-WIM (courtesy of ZAG, Slovenia) 30 Hình 2.15: Sơ đồ khối chương trình LLPR-1 dự báo hiệu ứng hoạt tải qua nhịp cầu giản đơn từ liệu cân động [2] 32 Hình 2.16: Lưu đồ đánh giá cầu theo AASHTO LRFR (MBE-2011) 33 Hình 2.17: Các mơ hình tải trọng trục hợp pháp AASHTO 41 Hình 2.18: Các mơ hình tải trọng trục pháp cho nhịp dài moomen âm dầm liên tục 41 Hình 2.19: Tải trọng đánh giá danh định cho loại đầu kéo đặc biệt phù hợp công thức cầu (NRL) 42 Hình 2.20: Tải trọng cắm biển cầu cho các loại xe đầu kéo đặc biệt phù hợp với công thức cầu liên bang 42 Hình 3.1: Mẫu file liệu xe tải tỉnh Khánh Hòa 43 Hình 3.2: Biểu đồ so sánh tỷ lệ nội lực Max 53 Hình 3.3: Sơ đồ khối đánh giá cầu 56 Hình 3.4: Mơ hình rời rạc hóa phần tử 57 Hình 3.5: Khai báo tải trọng lớp phủ 58 Hình 3.6: Momen DC, MDC= 178,77(kN.m) 58 Hình 3.7 Momen DW, MDW= 21,21(kN.m) 59 Hình 3.8: Lực cắt DC, VDC= 54,21 (kN) 59 Hình 3.9: Lực cắt DW, VDW= 6,73(kN) 60 Hình 3.10: Momen hoạt tải HL93, MHL93=324,59(kN.m) 60 Hình 3.11: Momen hoạt tải 3, M3 =199,86 (kN.m) 61 Hình 3.12: Momen hoạt tải 3-S2, M3-S2 =167,98(kN.m) 61 Hình 3.13: Momen hoạt tải 3-3, M3-3 =184,98 (kN.m) 62 Hình 3.14: Lực cắt hoạt tải HL93, VHL93 =108,62 (kN) 62 Hình 3.15: Lực cắt hoạt tải 3, V3 =167,33 (kN) 63 Hình 3.16: Lực cắt hoạt tải 3-S2, V3-S2 =60,96 (kN) 63 Hình 3.17: Lực cắt hoạt tải 3-3, V3-3 =57,41(kN) 64 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thống kê loại xe tải nặng lưu hành địa bàn tỉnh Khánh Hòa 10 Bảng 1.2: Kết kiểm tra tải trọng xe năm 2017 11 Bảng 1.3 Kết kiểm tra tải trọng xe năm 2018 11 Bảng 1.4 Thống kê số cầu yếu tuyến đường tỉnh 16 Hình 2.4: Định nghĩa các mẫu tải trọng tĩnh 25 Bảng 2.1: Các TTGH hệ số tải trọng cho đánh giá khả chịu tải cầu 36 (MBE-2011) 36 Bảng 2.2: Hệ số tải trọng tổng quát cho các tuyến giao thông thương mại 38 Bảng 2.3: Hệ số tải trọng tổng quát cho các tải đầu kéo đặc biệt 38 Bảng 2.4: Hệ số tải trọng tổng quát cho các tải đầu kéo đặc biệt (MBE-2011) 39 Bảng 3.1: Ví dụ file tỷ lệ nội lực momen 44 Bảng 3.2: Kết so sánh tỷ lệ nội lực lớn xe tải nặng nội lực tải trọng hợp pháp tải thiết kế HL93 53 Bảng 3.3 Hệ số điều kiện (ФC) 54 Bảng 3.4 Hệ số tải trọng 55 Bảng 3.5 Hệ số đánh giá sức kháng uốn dầm 64 Bảng 3.6 Hệ số đánh giá sức kháng chịu cắt dầm 64 Bảng 3.7 Hệ số đánh giá TTGH sử dụng dầm chủ 65 Bảng 3.8 Hệ số đánh giá sức kháng uốn mặt cầu 65 Bảng 3.9 Hệ số đánh giá sức kháng cắt mặt cầu 65 ... nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Văn Trực PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG LƯU HÀNH XE TẢI NẶNG ĐẾN HỆ THỐNG CẦU YẾU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA Học viên: Nguyễn... tài ? ?Phân tích thực trạng lưu hành xe tải nặng đến hệ thống cầu yếu địa bàn tỉnh Khánh Hòa" Mục tiêu nghiên cứu đề tài Khảo sát thông kê mô hình xe tải nặng địa bàn, hiệu ứng lực xe tải. .. HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN TRỰC PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG LƯU HÀNH XE TẢI NẶNG ĐẾN HỆ THỐNG CẦU YẾU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA Chuyên ngành Mã số : Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình