Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu bước đầu về cả phần cứng, phần mềm của một hệ thống cân động cầu lắp đặt tại các cầu kết cấu nhịp giản đơn để nhận dạng tải trọng xe qua cầu từ phổ biến dạng động thu được. Kết quả nhận dạng tải trọng xe phục vụ quản lý, kiểm soát tải trọng lưu hành trên đường bộ hiện nay tại Việt Nam.
dges, reliability index, uncertainties, the probability of failure, probability density function Từ khóa: cầu thép liên hợp, số tin cậy, tính khơng chắn, xác suất phá hoại, hàm mật độ xác suất Đặt vấn đề Các tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 27205 TCVN11823:2017 xây dựng dựa theo tiêu chuẩn AASHTO LRFD 1998 (thiết kế cầu theo hệ số sức kháng tải trọng) với số an toàn mục tiêu (target) theo trạng thái giới hạn (TTGH) βT =3,5 Khác với AASHTO LRFD, hai tiêu chuẩn 22TCN 272-05 [3] TCVN11823:2017 [4] có bổ sung thêm hệ số triết giảm hoạt tải thiết kế 0.65HL93 0.5HL93 cầu thuộc tuyến đường cấp IV thấp Vấn đề đặt ra: với hệ số sức kháng tải trọng tiêu chuẩn thiết kế có đạt độ tin cậy mục tiêu βT =3,5 hoạt tải thiết kế triết giảm 0.65HL93 0.5HL93 hay không Cơ sở lý thuyết 2.1 Chỉ số độ tin cậy Xác suất phá hoại kết cấu đo số độ tin cậy β Độ tin cậy khả (đo xác suất) kết cấu đáp ứng yêu cầu đặt điều kiện xác định ứng với tuổi thọ thiết kế dự định Nó bao gồm yếu tố quan trọng sau: + Yêu cầu (khả làm việc) cho trước - xác định qua phát hoại kết cấu; + Khoảng thời gian - đánh giá tuổi thọ phục vụ yêu cầu T; + Mức độ tin cậy - đánh giá xác suất hỏng Pf; + Điều kiện sử dụng - giới hạn yếu tố đầu vào biến ngẫu nhiên 2.2 Phương pháp tính độ tin cậy (β) 2.2.1 Hàm trạng thái giới hạn (limit state function) Phân tích độ tin cậy cho hàm trạng thái giới hạn cho loại cấu trúc thành phần tải trọng Trong trình hiệu chỉnh, hiệu ứng tải trọng sức kháng vật liệu biến ngẫu nhiên Hàm trạng thái giới hạn biểu thị ranh giới an toàn phá hủy/hư hỏng kết cấu: g R, Q R Q (2-1) R Q đại diện cho sức kháng kết cấu hiệu ứng tải trọng Nếu g kết cấu khơng an toàn ngược lại Xác suất phá hoại kết cấu Pf Hình tương ứng với xác suất xảy kiện khơng an tồn xác định [1]: Pf P R Q 0 P g 0 (2-2) Trong đó: R - giá trị trung bình sức kháng vật liệu; R - độ lệch chuẩn sức kháng vật liệu; Q - giá 49 SVTH: Võ Đình Quang Nhật- Lê Thành Quang; GVHD: TS Nguyễn Phước Quý Duy- ThS Trần Thị Phương Anh Hình 4: Sơ đồ khối tính độ tin cậy MATLAB Kết tính tốn độ tin cậy dầm thép liên hợp với chiều dài nhịp 9m, 18m, 27m, 36m thể bảng đây: Hướng nghiên cứu Thiết kế lại dầm thép liên hợp cho trường hợp chiều dài nhịp nhịp 9m, 18m, 27m, 36m theo lý thuyết độ tin cậy, từ đề xuất hệ số triết giảm tải trọng ứng với mỗi trường hợp thiết kế cơng trình cầu So sánh dầm cầu thiết kết tối ưu theo tiêu chuẩn trụ cầu thực tế dựa lý thuyết độ tin Thiết lập số độ tin cậy chung dùng mạng lưới song song cho cấu kiện dầm, trụ,… kết cấu cầu Bảng 3: Giá trị tính tốn độ tin cậy cho cầu dầm thép liên hợp Chiều dài nhịp 18 27 36 (m) β 3.20 3.32 3.22 3.32 M Pf 6.9E-4 4.5E-4 6.4E-4 4.5E-4 HL93 β 3.1 3.21 2.92 2.9 V Pf 9.7E-5 6.6E-5 1.8E-3 1.93E-3 β 2.74 2.97 2.77 2.74 Pf 3.1E-3 1.5E-3 2.8E-3 3.1E-3 β 2.8 2.67 2,5 2,6 Pf 2.6E-3 3.8E-3 6.2E-3 4.7E-3 β 2.72 2.80 2.66 2.6 Pf 3.3E-3 2.6E-3 3.9E-3 4.7E-3 β 2.7 2.68 2.50 2.5 Pf 3.5E-3 3.7E-3 6.2E-3 6.2E-3 Tài Liệu Tham Khảo : [1] Andrzej S Nowak and Maria M Szerszen "Bridge load and resistance models" 1998 [2] Monte Carlo methods" Andrzej s nowak, kevin r collins "Reliability of structures - Second edition" 2013 [3] Tiêu chuẩn ngành 22TCN 272-05 - Tiêu chuẩn thiết kế cầu [4] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN11823-3:2016 - Tiêu chuẩn thiết kế cầu [5] TS Nguyễn Xuân Toản; Th.S Nguyễn Văn Mỹ Thiết kế cầu thép M 0.65 HL93 V M 0.5 Hl93 V 3.3 Kết đạt Bảng thể kết tính tốn độ tin cậy dầm thép liên hợp với chiều dài nhịp 9m, 18m, 27m, 36m Từ đó, nhận thấy rằng: (1) Chỉ số độ tin cậy giảm dần thực tính tốn cho hệ số HL93 đến 0,65HL93 sau 0,5HL93 Chỉ số độ tin cậy sau tính tốn chênh lệch nhiều, thay đổi từ HL93 sang 0,65HL93 xác suất phá hoại tăng 6,8 lần, từ HL93 sang 0,5HL93 xác suất phá hoại tăng 10 lần từ 0,65HL93 sang 0,5HL93 xác suất phá hoại tăng 1,7 lần (2) Kết cho thấy việc tính tốn sức kháng hiệu ứng tải trọng xét đến hoạt tải triết giảm 0,65HL93 0,5HL93 có số an toàn thấp 3,5 dẫn đến kết cấu khơng an tồn mặt chịu lực dần bị phá hoại theo thời gian khai thác cầu Kết luận Khi tính tốn thiết kế cơng trình cầu theo hệ số triết giảm tải trọng HL93; 0.65HL93; 0.5HL93 cho trường hợp chiều dài nhịp 9m, 18m, 27m, 36m dựa lý thuyết độ tin cậy, ta hiểu rõ xác suất phá hoại kết cấu cầu dầm thép liên hợp nói riêng, cơng trình cầu nói chung Đối với thay đổi hệ số triết giảm tải trọng từ HL93 sang 0,65HL93 xác suất phá hoại tăng 6,8 lần, từ HL93 sang 0,5HL93 xác suất phá hoại tăng 10 lần từ 0,65HL93 sang 0,5HL93 xác suất phá hoại tăng 1,7 lần, số độ tin cậy sau tính tốn chênh lệch nhiều so với số độ tin cậy mục tiêu (βT =3,5) từ ta thấy việc sử dụng tiêu chuẩn thiết kế với hệ số triết giảm tải trọng khiến cho kết cấu mặt chịu lực dẫn đến gây phá hoại cầu, cần phải điều chỉnh sức kháng vật liệu để đảm bảo kết cấu an toàn 52 ... cơng trình cầu So sánh dầm cầu thiết kết tối ưu theo tiêu chuẩn trụ cầu thực tế dựa lý thuyết độ tin Thiết lập số độ tin cậy chung dùng mạng lưới song song cho cấu kiện dầm, trụ,… kết cấu cầu Bảng... 27m, 36m thể bảng đây: Hướng nghiên cứu Thiết kế lại dầm thép liên hợp cho trường hợp chiều dài nhịp nhịp 9m, 18m, 27m, 36m theo lý thuyết độ tin cậy, từ đề xuất hệ số triết giảm tải trọng ứng... 22TCN 272-05 - Tiêu chuẩn thiết kế cầu [4] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN11823-3:2016 - Tiêu chuẩn thiết kế cầu [5] TS Nguyễn Xuân Toản; Th.S Nguyễn Văn Mỹ Thiết kế cầu thép M 0.65 HL93 V M 0.5 Hl93