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 26 b Thiết bị phục vụ công tác đo đạc cường độ bê tông cầu Vĩ Dạ: - Thƣớc thép - Súng bật nẩy Schmid xác định cƣờng độ bê tông - Máy toàn đạc điện tử + mia - Bộ đàm nội tầm ngắn - Camera + máy ảnh - Ca nô - Dàn giáo c Kết đo đạc cường độ bê tơng kết cấu cầu Vĩ Dạ: - Kiểm tra cƣờng độ bê tông trụ cầu, mố cầu phƣơng pháp sử dụng súng bật nẩy: Hình 3.5 Kiểm tra cường độ bê tơng mố trụ cầu Hình 3.6 Kiểm tra cường độ bê tông dầm chủ +Bê tông trụ cầu: trụ cầu x vị trí = vị trí 27 +Bê tông mố cấu: mố cầu x vị trí = vị trí - Kiểm tra cƣờng độ bê tông dầm chủ phƣơng pháp sử dụng súng bật nẩy: +Bê tông dầm chủ : nhịp x dầm = 12 vị trí Bảng 3.3 Tổng hợp kết kiểm tra cường độ bê tông Vị trí kiểm tra Cƣờng độ bê tơng TB (Mpa) Giá trị Thiết kế (Mpa) Ghi Dầm 45.6 40 Trung bình vùng đo Dầm 42.8 40 Trung bình vùng đo Dầm 43.3 40 Trung bình vùng đo Dầm 42.9 40 Trung bình vùng đo Dầm 43.9 40 Trung bình vùng đo Dầm 44.3 40 Trung bình vùng đo Dầm 43.9 40 Trung bình vùng đo Dầm 43.6 40 Trung bình vùng đo Dầm 43.3 40 Trung bình vùng đo Dầm 43.8 40 Trung bình vùng đo 11 Dầm 42.7 40 Trung bình vùng đo 12 Dầm 44.0 40 Trung bình vùng đo M1-1 30.1 30 Trung bình vùng đo M1-2 32.5 30 Trung bình vùng đo M2-1 32.0 30 Trung bình vùng đo M2-2 31.8 30 Trung bình vùng đo T1-1 33.8 30 Trung bình vùng đo T1-2 34.1 30 Trung bình vùng đo T2-1 34.9 30 Trung bình vùng đo T2-2 33.1 30 Trung bình vùng đo T3-1 34.0 30 Trung bình vùng đo T3-2 32.4 30 Trung bình vùng đo T2-1 34.2 30 Trung bình vùng đo T2-2 33.3 30 Trung bình vùng đo ST T 10 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Kết cấu/ Bộ phận Nhịp Nhịp Mố M1 Mố M2 Trụ T1 Trụ T2 Trụ T3 Trụ T4 28 *Đánh giá chung: - Bê tông dầm nhịp đảm bảo cường độ thiết kế tương đối đồng - Bê tông mố M1, mố M2, thân trụ T1, T2,T3 T4 đảm bảo cường độ thiết kế tương đối đồng 3.1.3 Đo đạc phản ứng kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ dƣới tác dụng hoạt tải thử nghiệm 3.1.3.1 Đo đạc phản ứng kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ tác dụng tải trọng tĩnh Đo đạc phản ứng kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ dƣới tác dụng tải trọng tĩnh nhằm thu thập kết hiệu ứng học nhƣ ứng suất, độ võng, chuyển vị theo phƣơng dọc cầu ngang cầu phận kết cấu cầu tác dụng tải trọng xe xếp tĩnh cầu Kết thí nghiệm tĩnh đƣợc đối chiếu với kết tính toán tƣơng ứng theo lý thuyết kết hợp với kết đo dao động để phân tích đánh giá lực chịu tải thực tế cầu a Các phương án thử tải trọng tĩnh Phƣơng án thử tải trọng tĩnh đƣợc thực nhƣ sau: Đối với cầu cũ: Việc thử tải tĩnh cần đƣợc thực 02 nhịp Qua khảo sát thực tế trạng, tiến hành thử tải tĩnh nhịp nhịp Tiến hành đo đạc lấy kết đo thực tế kết hợp với kết phân tích số dựa tham số cầu giai đoạn hoàn thành để phân tích dự báo khả làm việc hệ Quá trình thử, tải trọng thử đƣợc điều vào ví trí theo thứ tự xe luôn theo dõi diễn biến tham số đo trực tiếp, không phát thấy hiệu ứng bất thƣờng nên điều tải theo phƣơng án đƣợc phê duyệt Q trình thử tải, cầu đƣợc cấm lƣu thơng hoàn toàn để lấy liệu đo nên kết đảm bảo độ xác cao b Đo ứng suất chuyển vị dầm chủ nhịp *Phương pháp đo, bố trí điểm đo mặt cắt Ứng suất đƣợc xác định thông qua kết đo biến dạng thiết bị đo Mỗi mặt cắt ngang bố trí điểm đo, đƣợc bố trí nhƣ hình 3.7 Chuyển vị đƣợc đo võng kế Mỗi mặt cắt ngang bố trí điểm đo, đƣợc bố trí nhƣ hình 3.7 29 Hình 3.7 Vị trí đo ứng suất tĩnh chuyển vị (võng) dầm chủ *Sơ đồ xếp hoạt tải tĩnh: Khi đo ứng suất mặt cắt phải xếp đoàn hoạt tải vào đƣờng ảnh hƣởng để tạo nội lực khoảng từ (80-90)% so với nội lực hoạt tải thiết kế tiêu chuẩn khơng xét xung kích mặt cắt cần đo Mỗi sơ đồ tải dọc nêu lại đƣợc đặt theo vị trí khác theo phƣơng ngang cầu theo tải nhƣ sau: SĐ1: xe đặt lệch hạ lƣu - gây hiệu ứng uốn xoắn lớn cho mặt cắt cần đo (đo lặp lần) SĐ2: xe đặt lệch thƣợng lƣu - gây hiệu ứng uốn xoắn lớn cho mặt cắt cần đo (đo lặp lần) SĐ3: xe đặt tâm - gây hiệu ứng uốn lớn cho mặt cắt cần đo (đo lặp lần) c Tổng hợp khối lượng thử tải tĩnh Bảng 3.4 Tổng hợp khối lượng thử tải tĩnh cầu TT Hạng mục thử tải tĩnh Số lƣợng điểm đo Ghi I Dầm chủ Đo ứng suất dầm chủ 2x6 Vị trí đo ½ nhịp (3 tải) Đo độ võng dầm chủ 2x6 Vị trí đo ½ nhịp (3 tải) 3.1.3.2 Đo đạc phản ứng kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ tác dụng tải trọng động Việc thử nghiệm cầu dƣới tác dụng hoạt tải di động đƣợc quy định “Quy trình kiểm định cầu đƣờng tơ 22 TCN 243-98” với mục đích xác định hiệu ứng động lực nhƣ ứng suất động lực, độ võng động, tần số dao động phận kết cấu nhịp, hệ số xung kích tác động hoạt tải xe di động cầu Kết thử nghiệm đƣợc so sánh với kết tính tốn lý thuyết để đánh giá lực chịu tải thực tế cầu a Phương pháp đo đạc phản ứng kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ Đo gia tốc dao động theo phƣơng đứng ngang để xác định tần số dao động 30 riêng dầm chủ Đo chuyển vị (hoặc biến dạng động) nhằm xác định hệ số xung kích thực tế cầu Mỗi mặt cắt ngang cầu bố trí 01 điểm đo chuyển vị động (hoặc biến dạng động) nhƣ Hình 3.8 Các mặt cắt cần đo: -Mặt cắt nhịp -Mặt cắt nhịp Hình 3.8 Vị trí đo gia tốc dao động, chuyển vị động (hoặc biến dạng động) dầm chủ *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 Khối lượng đo đạc phản ứng kết cấu nhịp tác dụng tải trọng động: Bảng 3.5 Tổng hợp khối lượng thử tải động Số lƣợng TT Hạng mục thử tải động Ghi điểm đo Đo chuyển vị (hoặc biến dạng Đo nhịp động) kết cấu nhịp (nhip1 5) Đo nhịp Đo gia tốc kết cấu nhịp cầu vị trí (nhip1 5) c.Tải trọng thử dùng để đo đạc phản ứng kết cấu nhịp: Do việc tập hợp tải trọng để đủ số lƣợng xe thử tải theo đoàn tải trọng thiết kế HL93 nhiều ngày thử tải khó khăn, loại xe trục phổ biến thị trƣờng huy động để thử tải cách thuận lợi Kiến nghị tải trọng thử loại xe Kamaz (hoặc xe tƣơng đƣơng) chất tải đá dăm đất cát đảm bảo trọng tải xe ≈30T, để xếp xe cầu đạt hiệu ứng khoảng (80-90)% so với tải trọng thiết kế mà không gây phá hoại cục trình thử tải Dùng xe tải trọng 30T làm tải trọng thử tĩnh cầu cũ ngày; xe 30T làm tải trọng thử tĩnh cầu ngày - Tải trọng trục xe 30T: Trục 1:6T; Trục 2: 12T; Trục 3: 12T 31 - Khoảng cách trục xe: Khoảng cách từ trục đến trục ≈4.0m; khoảng cách từ trục đến trục ≈1.35m Sơ đồ xếp xe thử tải, với khoảng cách trục nhƣ sau: 1.35 4.0m 6m 1.35 4.0m Hình 3.9 Bố trí đồn xe thử tải - Mỗi xe đặt trục bánh sau cách trục bánh trƣớc xe đứng sau khoảng 6m (khoảng cách thay đổi tùy thuộc vào sơ đồ xếp tải) Đoàn xe xếp thành tổ hợp 1-2 theo thiết kế - Đoàn tải trọng đặt lên nhịp theo sơ đồ chất tải khác để đạt đƣợc hiệu ứng tải bất lợi mặt cắt cần đo -Trong sơ đồ tải xe xếp mặt cầu theo phƣơng án: a- Lệch tâm phía thượng lưu b- Đúng tâm c- Lệch tâm phía hạ lưu - Yêu cầu tải trọng thử: + Tất xe phải đƣợc cân kiểm tra tải trọng (có phiếu cân xe hợp lệ có biên kiểm tra cân trực tiếp trƣờng) + Các xe thử tải xếp cầu theo sơ đồ khác phù hợp với hiệu ứng cần đo d Thiết bị phục vụ công tác đo đạc phản ứng kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ - Máy đo biến dạng động - tĩnh SDA-830 C: Nƣớc sản xuất: Nhật Bản, số điểm đo tối đa: 08 (8 ch) Các tham số kỹ thuật + Gia tốc + Vận tốc + Chuyển vị (động tĩnh) + Biểu đồ biến dạng động + Biểu đồ độ võng động + Sử dụng kèm đầu đo gia tốc 1,0g đến 10g - Thiết bị đo võng: Đồng hồ đo: Độ xác: 0,001 mm Nƣớc sản xuất: Nhật Bản, Trung Quốc Thang đo (0 - 15) cm - Máy đo biến dạng-ứng suất điện tử: Mã hiệu: TDS 303 32 Nƣớc sản xuất: Nhật Bản Số điểm đo tối đa: 50 (50 ch) Độ xác: 1 = 10-6 -Hệ thống kiểm định kết cấu cầu (Wireless structural testing system) Mã hiệu: STS-BDI Nƣớc sản xuất: Hoa kỳ Số điểm đo tối đa: 24 Các tham số kỹ thuật: + Gia tốc (dải tần DC- 100 Hz) + Biến dạng (dải tần 0-2000) + Chuyển vị (dải tần 0- 5cm) -Máy toàn đạc điện tử TopCom 235 gƣơng -Phần mềm xử lý kèm theo máy -Bộ đàm nội tầm ngắn -Camera + máy ảnh Một số hình ảnh thiết bị kiểm định Hình 3.10 Hệ thống đo động - tĩnh SDA 830C (TML-Japan) Hình 3.11 Hệ thống kiểm định kết cấu cầu STS –Wifi (BDI Hoa Kỳ) 33 Hình 3.12 Hệ thống thu thập liệu thử tải trường cơng trình Hình 3.13 Lắp đặt cảm biến đo đáy dầm cầu ½ nhịp 34 Hình 3.14 Điều xe thử tải vào vị trí theo sơ đồ kiểm định cầu d Kết đo đạc phản ứng kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ tác dụng hoạt tải thử nghiệm Kết đo ứng suất chuyển vị kết cấu nhịp dƣới tác dụng tải trọng tĩnh [3]: Ứng suất chuyển vị đƣợc xác định thông qua kết đo biến dạng chuyển vị thiết bị đo Mỗi mặt cắt ngang bố trí điểm đo, đƣợc bố trí nhƣ hình 3.7 Bảng 3.6 Tổng hợp kết ứng suất kết cấu nhịp dầm T (L=33m) Kết cấu Ứng suất bê tông kết cấu nhịp (tại L/2) hoạt tải (MPa) Đúng tâm Lệch tâm thƣợng lƣu Lệch tâm hạ lƣu Dầm 1-Nhịp 1.46 3.03 1.37 Dầm 2-Nhịp 1.93 3.23 1.51 Dầm 3-Nhịp 2.54 2.59 2.35 Dầm 4-Nhịp 2.17 2.04 2.23 Dầm 5-Nhịp 1.58 1.56 3.15 Dầm 6-Nhịp 1.48 1.27 2.97 Dầm 1-Nhịp 1.53 2.47 1.29 35 Dầm 2-Nhịp 1.88 2.48 1.60 Dầm 3-Nhịp 2.27 2.43 2.07 Dầm 4-Nhịp 2.65 2.48 2.76 Dầm 5-Nhịp 2.35 1.88 3.14 Dầm 6-Nhịp 1.61 1.41 2.85 Ghi chú: Dầm phía thượng lưu, dầm phía hạ lưu; Ứng suất có dấu (+) ứng suất kéo thớ dầm, ứng suất có dấu (-) ứng suất nén thớ dầm 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 Lệch tâm Đúng tâm Lệch tâm hạ lƣu thƣợng lƣu Dầm 1-Nhịp 4.50 5.86 3.50 Dầm 2-Nhịp 6.03 7.13 4.84 Dầm 3-Nhịp 7.18 7.51 6.68 Dầm 4-Nhịp 6.77 6.19 7.08 Dầm 5-Nhịp 5.91 4.53 6.98 Dầm 6-Nhịp 4.47 3.59 5.87 Dầm 1-Nhịp 5.41 6.38 3.29 Dầm 2-Nhịp 5.92 7.12 4.90 Dầm 3-Nhịp 7.15 6.58 6.69 Dầm 4-Nhịp 6.98 6.62 7.33 Dầm 5-Nhịp 6.02 4.80 6.98 Dầm 6-Nhịp 5.26 3.25 6.47 Ghi chú: Dầm phía thượng lưu, dầm phía hạ lưu 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) - Ứng suất tính tốn bê tơng kết cấu nhịp (tại L/2) đoàn xe thử tải gây theo kết đo: σ=M/W=+7.29 (MPa) 36 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) Kết cấu Đo đạc Đúng tâm Lệch tâm thƣợng lƣu Đ.đạc/ Lý L.thuyết thuyết (%) Đo đạc Lệch tâm hạ lƣu Đ.đạc/ Đ.đạc/ Lý Lý L.thuyết Đo đạc L.thuyết thuyết thuyết (%) (%) Dầm 1Nhịp 1.46 7.29 20.03 3.03 7.29 41.56 1.37 7.29 18.79 Dầm 2Nhịp 1.93 7.29 26.47 3.23 7.29 44.31 1.51 7.29 20.71 Dầm 3Nhịp 2.54 7.29 34.84 2.59 7.29 35.53 2.35 7.29 32.24 Dầm 4Nhịp 2.17 7.29 29.77 2.04 7.29 27.98 2.23 7.29 30.59 Dầm 5Nhịp 1.58 7.29 21.67 1.56 7.29 21.40 3.15 7.29 43.21 Dầm 6Nhịp 1.48 7.29 20.30 1.27 7.29 17.42 2.97 7.29 40.74 Dầm 1Nhịp 1.53 7.29 20.99 2.47 7.29 33.88 1.29 7.29 17.70 Dầm 2Nhịp 1.88 7.29 25.79 2.48 7.29 34.02 1.60 7.29 21.95 Dầm 3Nhịp 2.27 7.29 31.14 2.43 7.29 33.33 2.07 7.29 28.40 Dầm 4Nhịp 2.65 7.29 36.35 2.48 7.29 34.02 2.76 7.29 37.86 Dầm 5Nhịp 2.35 7.29 32.24 1.88 7.29 25.79 3.14 7.29 43.07 Dầm 6Nhịp 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 toán lý thuyết Giá trị đo ứng suất dầm theo ba tải đạt từ (17.42 ÷ 44.31)% so với giá trị ứng suất tính tốn lý thuyết - Ứng suất có dấu (+) ứng suất kéo thớ dầm, ứng suất có dấu (-) ứng suất nén thớ dầm 37 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: dpv = g M P.c.(3l  4c ) =16.04 (48 E.J ) (mm) 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 - mơ đuyn đàn hồi dầm: E=31799 (MPa) + J - mơ men qn tính dầm: J= 28174371 (cm4) Bảng 3.9 Tổng hợp kết kiểm tra chuyển vị kết cấu nhịp dầm T (L=33m) Độ võng kết cấu nhịp (tại L/2) hoạt tải (mm) Lệch tâm thƣợng Đúng tâm Lệch tâm hạ lƣu lƣu Đ.đạc Đ.đạc Đ.đạc Kết cấu / / / Đo Lý Đo Lý Đo Lý L.thu L.thu L.thu đạc thuyết đạc thuyết đạc thuyết yết yết yết (%) (%) (%) Dầm 14.50 16.04 28.05 5.86 16.04 36.53 3.50 16.04 21.82 Nhịp Dầm 2Nhịp 6.03 16.04 37.59 7.13 16.04 44.45 4.84 16.04 30.17 Dầm 3Nhịp 7.18 16.04 44.76 7.51 16.04 46.82 6.68 16.04 41.65 Dầm 4Nhịp 6.77 16.04 42.21 6.19 16.04 38.59 7.08 16.04 44.14 Dầm 5Nhịp 5.91 16.04 36.85 4.53 16.04 28.24 6.98 16.04 43.52 Dầm 6Nhịp 4.47 16.04 27.87 3.59 16.04 22.38 5.87 16.04 36.60 Dầm 1Nhịp 5.41 16.04 33.73 6.38 16.04 39.78 3.29 16.04 20.51 38 Kết cấu Độ võng kết cấu nhịp (tại L/2) hoạt tải (mm) Lệch tâm thƣợng Đúng tâm Lệch tâm hạ lƣu lƣu Đ.đạc Đ.đạc Đ.đạc / / / Đo Lý Đo Lý Đo Lý L.thu L.thu L.thu đạc thuyết đạc thuyết đạc thuyết yết yết yết (%) (%) (%) Dầm 2Nhịp 5.92 16.04 36.91 7.12 16.04 44.39 4.90 16.04 30.55 Dầm 3Nhịp 7.15 16.04 44.58 6.58 16.04 41.02 6.69 16.04 41.71 Dầm 4Nhịp 6.98 16.04 43.52 6.62 16.04 41.27 7.33 16.04 45.70 Dầm 5Nhịp 6.02 16.04 37.53 4.80 16.04 29.93 6.98 16.04 43.52 Dầm 65.26 16.04 32.79 3.25 16.04 20.26 6.47 16.04 40.34 Nhịp Nhận xét: - Giá trị độ võng lớn dầm chủ đo đƣợc 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) dƣới tác dụng tải trọng tĩnh nhỏ kết phân tích lý thuyết -Kết đo đạc độ võng kết cấu nhịp cầu (nhịp 5) dƣới tác dụng tải trọng tĩnh nhỏ kết phân tích lý thuyết -Kết đo đạt có nhiều sai khác so với kết lý thuyết quy trình thiết kế thiên an tồn có kết tính tốn hệ số phân bố ngang lớn nhiều so với giá trị hệ số phân bố ngang thử tải dƣới hoạt tải thử nghiệm 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 Cầu Vĩ Dạ đƣợc xây dựng từ năm 1998 với kết cấu nhịp gồm nhịp dầm giản đơn chữ T BTCT DƢL dài 33m, trải qua gần 21 năm khai thác sử dụng, khả chịu tải kết cấu nhịp suy giảm dần theo thời gian điều kiện nhƣ ảnh hƣởng khí hậu, thời tiết, môi trƣờng xung quanh, từ biến bê tông dầm, suy giảm ứng suất cốt thép DƢL, sai lệch thiết kế thi công,… số độ tin cậy kết cấu nhịp cầu giảm xuống, nên cần đƣợc Tải FULL (96 trang): bit.ly/2Ywib4t Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ 39 đánh giá lại khả khai thác kết cấu nhịp Mặt khác nhu cầu xã hội ngày phát triển, lƣu lƣợng xe ngày tăng cao, chủng loại xe giam gia giao thông khác nhiều so với thời điểm cầu đƣa vào khai thác, xe vận tải chở hàng vƣợt tải phổ biến, gây nhiều cố cho cơng trình cầu đƣờng Điều cho thấy biến đổi tải trọng thiết kế cầu yếu tố ngẫu nhiên cần đƣợc xem xét Vì vậy, để đánh giá độ tin cậy kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ phải đƣợc xem xét vấn đề biến động tải trọng hoạt tải suy giảm khả chịu lực kết cấu nhịp Độ tin cậy kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ đƣợc đánh giá thông qua độ tin cậy mục tiêu Chỉ số độ tin cậy mục tiêu [β] đƣợc chọn lựa có xét đến mức độ ảnh hƣởng đến ngƣời - kinh tế - xã hội cơng trình bị hƣ hỏng hiệu kinh tế Chỉ số độ tin cậy mục tiêu [β] khác cho kết cấu xây kết cấu sửa chữa tăng cƣờng Lý cho khác biệt bao gồm: • Tuổi thọ: Tuổi thọ cầu thiết kế tuổi thọ cầu cũ (tính từ sửa chữa tăng cƣờng) khác Cầu thƣờng có tuổi thọ thiết kế 80-100 năm, cầu cũ có tuổi thọ sau sửa chữa tăng cƣờng thƣờng 5-10 năm Điều dẫn tới mơ hình tính tốn số độ tin cậy khác • Tầm quan trọng phận: phận bị hƣ hỏng dẫn đến sập đổ kết cấu số độ tin cậy mục tiêu [β] cao so với phận bị hƣ hỏng mà không làm phá hoại kết cấu Trong Tiêu chuẩn thiết kế cầu ASSHTO LRFD quy định số độ tin cậy mục tiêu [β] nhƣ 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 đƣợc 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 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 lần lƣợt 14%, 15%, 16% Thay đổi độ lệch chuẩn hoạt tải theo cấp tăng tải xét tƣơng ứng lần lƣợt 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75% Tải FULL (96 trang): bit.ly/2Ywib4t Dự phịng: fb.com/KhoTaiLieuAZ 40 Cơng thức xác định độ tin cậy: β  R S  R2   S2 (3.1) Trong đó: + 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 nhƣ sau: Bảng 3.10: Kỳ vọng hiệu ứng tổng tải trọng tác dụng bên lên kết cấu nhịp Dầm số 01 5,69.109 (N.mm) Dầm số 02 5,84.109 (N.mm) Dầm số 03 5,77.109 (N.mm) Dầm số 04 5,85.109 (N.mm) Dầm số 05 5,78.109 (N.mm) Dầm số 06 5,68.109 (N.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 lần lƣợt 14%, 15%, 16%, ta có bảng sau: Bảng 3.11 Độ lệch chuẩn sức kháng uốn Độ lệch chuẩn sức kháng uốn (N.mm) σR 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 + σS : độ lệch chuẩn hoạt tải theo cấp tăng tải xét tƣơng ứng lần lƣợt 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, ta có bảng sau: 70695d66 ... 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