Đề tài nghiên cứu xây dựng phần mềm phân tích thiết kế và đánh giá khả năng chịu tải trong công trình cầu trên các dòng điện thoại thông minh. Phần mềm có khả năng phân tích và tính toán các loại cầu như: Cầu dầm thép liên hợp và không liên hợp, cầu bê tông cốt thép chữ I, chữ T và cầu dầm bản; Sử dụng các số liệu đo đạc kiểm định thực tế hiện trường như: Ứng suất-biến dạng, chuyển vị và cường độ vật liệu nhằm mục đích phân tích khả năng chịu tải thực tế các cầu cũ thông qua hệ số Rating Factor (AASHTO).
Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ XVI-2019, Khoa XD Cầu đường - Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN XÂY DỰNG PHẦN MỀM PHÂN TÍCH THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CƠNG TRÌNH CẦU THEO TIÊU CHUẨN AASHTO TRÊN HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID BUILDING BRIDGE ANALYSIS OF DESIGN AND LOAD CAPACITY SOFTWARE ACCORDING TO AASHTO STANDARDS ON ANDROID SVTH: Hoàng Minh Quảng(1); Phan Văn Rôn(2); Trần Lê Ánh Huy(3) (1)Lớp 14X3B,Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng; Email: hoangquang96.cit@gmail.com (2) Lớp 14X3C,Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng; Email: phanron123@gmail.com (3) Lớp 14X3B,Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng; Email: tranhuy27396@gmail.com GVHD: TS Nguyễn Duy Thảo(4) (4)Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng; Email: ndthao@dut.udn.vn Tóm tắt: Việc phân tích thiết kế, đánh giá khả chịu tải cơng trình cầu thường tính tốn máy tính Hiện nay, với phát triển mạnh mẽ dịng điện thoại thơng minh tạo điều kiện thuận lợi cho việc tính tốn phân tích, đánh giá nhanh trường Đề tài nghiên cứu xây dựng phần mềm phân tích thiết kế đánh giá khả chịu tải cơng trình cầu dịng điện thoại thơng minh Phần mềm có khả phân tích tính tốn loại cầu như: cầu dầm thép liên hợp không liên hợp, cầu bê tông cốt thép chữ I, chữ T cầu dầm bản; sử dụng số liệu đo đạc kiểm định thực tế trường như: ứng suất-biến dạng, chuyển vị cường độ vật liệu … nhằm mục đích phân tích khả chịu tải thực tế cầu cũ thông qua hệ số Rating Factor (AASHTO) Giao diện phần mềm thiết kế tảng hệ điều hành Android cài đặt tiếp điện thoại di động thuận tiện cho người sử dụng điều kiện trường cơng trình Kết nghiên cứu cho phép xác định tình trạng làm việc thực tế cắm biển tải trọng khai thác hợp lý cho cơng trình cầu Abstract: The design analysis as well as the evaluation of load capacity in bridge construction is calculated on the computer But now, to facilitate the movement, calculation and quick assessment in the field, along with the growth of smart phones The research project builds software to analyze design and evaluate load capacity in bridge projects on smart phones The software has the ability to test and calculate types of bridges such as: Composite steel bridge, Non-Composite steel bridge, I-T reinforced concrete bridge and Slab-beam concrete bridge The software is capable of using actual measurement such as: stressdeformation, displacement and material strength for the purpose of analyzing actual load capacity of old bridge through the Rating Factor (AASHTO) The software interface designed on the Android operating system which can be installed on mobile phones and very convenient for users in the field conditions The research results allow to determine the actual working status as well as the reasonable exploitation load for the bridge Từ khóa: Hiệp hội đường cao tốc giao thông vận tải Hoa Kỳ; hệ số đánh giá tải trọng; điện thoại thông minh; phần mềm phân tích thiết kế đánh giá khả chịu tải cơng trình cầu; D&T Bridge Key words: American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO); rating factor; smart phones; bridge analysis of design and load capacity software; D&T Bridge Đặt vấn đề Đánh giá khả chịu tải thực tế cơng trình cầu nội dung quan trọng để đảm bảo an tồn cơng trình cầu trình khai thác sử dụng Khi tiến hành đánh giá lực chịu tải cầu thường gặp phải số khó khăn: sai khác tiêu chuẩn thiết kế, sai khác trình thiết kế trình làm việc thực tế cầu Ở nước ta nay, công tác thiết kế cơng trình cầu áp dụng theo Quy trình thiết kế TCVN 118232017 [1] dựa tiêu chuẩn AASHTO-LRFD: 2007-2014 [2] Hoa Kỳ, nhiên công tác kiểm định đánh giá khả chịu tải cơng trình cầu lại áp dụng theo tiêu chuẩn 22TCN 243-98 [3] dựa theo tiêu chuẩn Nga Sự khác biệt quan điểm quy trình thiết quy trình kiểm định gây nhiều khó khăn cơng tác đánh giá khả chịu tải thực tế cơng trình cầu công tác quản lý khai thác cầu sau Nhu cầu đánh giá cơng trình cầu cơng trình cầu đã qua sử dụng ở nước ta thời gian tới lớn địi hỏi phải cập nhật phương pháp phân tích quy trình đánh giá khả chịu tải cơng trình cầu theo quan điểm AASHTOLRFR [4] Hiện nay, với phát triển mạnh mẽ dòng điện thoại thơng minh, nhóm nghiên cứu đã xây dựng phần mềm tính tốn phân tích thiết kế đánh giá khả chịu tải cơng trình cầu (D&T Bridge) chạy hệ điều hành điện thoại di động nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho kỹ sư tính tốn, phân tích, đánh giá nhanh trường cơng trình cầu Mục tiêu, đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu 2.1 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng phần mềm phân tích thiết kế đánh giá khả chịu tải cơng trình cầu theo AASHTO nhằm giải toán thiết kế kiểm định cơng trình cầu cầu đã đưa vào khai thác Hướng tới giao diện trực quan, thân thiện người dùng 2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu tốn phân tích thiết kế: cầu thép liên hợp cầu thép không liên hợp toán kiểm định cầu dầm đơn giản: cầu bê tông cốt thép thường dầm I, T, bản, cầu thép liên hợp cầu thép không liên hợp 2.3 Phương pháp nghiên cứu Sử dụng tổng hợp phương pháp lý thuyết kết hợp phương pháp thực nghiệm xây dựng thuật tốn chương trình hệ điều hành Android Cơ sở lý thuyết tính tốn 3.1 Cơ sở lý thuyết toán thiết kế: AASHTO-LRFD 2007-2014 3.2 Cơ sở lý thuyết toán đánh giá khả chịu tải cơng trình cầu: AASHTO-LRFR 2011 65 SVTH: Hồng Minh Quảng, Phan Văn Rôn, Trần Lê Ánh Huy; GVHD: TS Nguyễn Duy Thảo Để xác định trạng thái chịu làm việc thực tế cơng trình, cảm biến chuyển vị, biến dạng gắn vào đáy dầm cầu để đo đạc phản ứng dầm cầu tác dụng hoạt tải thử nghiệm trường Các cơng tác lắp đặt thiết bị thí nghiệm trường thể Hình 10 Sau nhập số liệu hình học, tính chất lý vật liệu, số liệu đo đạc thí nghiệm thử tải trường vào phần mềm D&T Bridge, kết phân tích đánh giá khả chịu tải kết cấu nhịp cầu thông qua hệ số RF (Rating Factor) thể Hình 14 Cảm biến đo võng Hình 14 Kết đánh giá khả chịu tải cầu Đôi phần mềm D&T Bridge Kết phân tích đánh giá chương trình D&T Bridge cho thấy: giá trị nhỏ hệ số RF = 1.62 hoạt tải HL93 Như vậy, theo phương trình (1) cầu Đơi đảm bảo khai thác an tồn với hoạt tải HL93 ở cấp độ Inventory (đảm bảo an toàn theo tuổi thọ thiết kế cầu) Tuy nhiên, thực tế khai thác cầu Đôi cắm biển hạn chế tải trọng với loại xe sau: Xe tải (Type Unit) 17 tấn; xe đầu kéo (Type 3-S2 Unit) 26 xe Sơmi-rơ móc (Type 3-3 Unit) 35 Máy tính điều khiển Xe thử nghiệm Hình 10 Công tác lắp đặt thiết bị, thu thập liệu đo cầu Đôi, Quốc lộ 40B, tỉnh Quảng Nam Từ kết đo đạc thí nghiệm phản ứng cầu tác dụng hoạt tải thử nghiệm trường, xác định hệ số phân bố ngang thực tế hoạt tải tương ứng với tải khác cầu Hình 11-13 Dầm Dầm Dầm Dầm Daàm 0.235 0.227 0.157 0.157 0.223 Cắm biển hạn chế tải trọng khai thác cầu Đơi Hình 11 Biểu đồ hệ số phân phối ngang thực tế hoạt tải (hoạt tải thử nghiệm xếp tâm) Daàm Daàm Daàm 0.160 0.247 0.225 Daàm Dầm 0.223 Hình 15 Hiện trạng cắm biển hạn chế tải trọng khai thác cầu Đôi, Quốc lộ 40B, tỉnh Quảng Nam Các kết đo đạc thí nghiệm trường kết hợp kết phân tích tính tốn khả chịu tải thực tế phần mềm D&T Bridge dùng làm sở để đề xuất hiệu chỉnh lại công tác cắm biển hạn chế tải trọng cơng trình cầu Đơi, Quốc lộ 40B tỉnh Quảng Nam 0.135 Hình 12 Biểu đồ hệ số phân phối ngang thực tế hoạt tải (hoạt tải thử nghiệm xếp lệch thượng lưu) Daàm Daàm Daàm Daàm Daàm 0.145 Kết luận Việc xây dựng phần mềm phân tích thiết kế, đánh giá khả chịu tải cơng trình cầu điện thoại thơng minh giúp kĩ sư thuận lợi cho việc tính tốn phân tích, đánh giá nhanh trường Phần mềm có khả phân tích tính tốn loại cầu như: cầu dầm thép liên hợp không liên hợp, cầu bê tông cốt thép chữ I, chữ T cầu dầm bản; sử dụng số liệu đo đạc kiểm định thực tế trường như: ứng suất-biến dạng, chuyển vị cường độ vật liệu nhằm mục đích phân tích khả chịu tải thực tế cầu cũ thông qua hệ số Rating Factor (AASHTO) Kết nghiên cứu cho phép xác định tình trạng làm việc thực tế cắm biển tải trọng khai thác hợp lý cho cơng trình cầu ở Việt Nam 0.163 0.225 0.229 0.238 Hình 13 Biểu đồ hệ số phân phối ngang thực tế (hoạt tải thử nghiệm xếp lệch hạ lưu) Các kết đo đạc ở Hình 11-13 cho thấy: Hệ số phân phối ngang hoạt tải thực tế lớn sơ đồ thử tải 0.247 Giá trị sử dụng phân tích đánh giá khả chịu tải thực tế cơng trình theo phương trình (1) 5.5 Kết phân tích khả chịu tải cầu Đơi chương trình D&T Bridge 69 Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ XVI-2019, Khoa XD Cầu đường - Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Trong tương lai, nhóm nghiên cứu định hướng xây dựng, mở rộng phát triển phần mềm D&T Bridge để phân tích đánh giá khả chịu tải cho nhiều loại sơ đồ cầu phức tạp hơn: cầu giàn, cầu dầm liên tục, hệ cầu khung, vòm, hệ cầu treo Tài liệu tham khảo [1] Quy trình thiết kế TCVN 11823-2017 cầu đường [2] AASHTO-LRFD Bridge Design Specification [3] Tiêu chuẩn ngành 22TCN 243-98 Quy định kiểm định cầu đường ô tô [4] The manual for bridge evaluation (Second Edition-2011), AASHTO-LRFR 70 ... thử tải trường vào phần mềm D&T Bridge, kết phân tích đánh giá khả chịu tải kết cấu nhịp cầu thông qua hệ số RF (Rating Factor) thể Hình 14 Cảm biến đo võng Hình 14 Kết đánh giá khả chịu tải cầu. .. Biểu đồ hệ số phân phối ngang thực tế hoạt tải (hoạt tải thử nghiệm xếp lệch thượng lưu) Daàm Daàm Daàm Daàm Daàm 0.145 Kết luận Việc xây dựng phần mềm phân tích thiết kế, đánh giá khả chịu tải cơng... đồ thử tải 0.247 Giá trị sử dụng phân tích đánh giá khả chịu tải thực tế cơng trình theo phương trình (1) 5.5 Kết phân tích khả chịu tải cầu Đơi chương trình D&T Bridge 69 Hội nghị Sinh viên