Có nhiều dụng cụ để đo dộ võng, ở đây ta nghiên cứu 3 loại thông dụng đang dùng nhiều ở Việt Nam
2.3.2.1 Võng kế maximốp
Võng kế maxiốp gồm: đồng hồ (1) nối với (2) thang chia và hai kim, thang chia lớn ứng với kim dài, thang chia nhỏ ứng với kim ngắn. Khi kim dài quay đợc một vòng (100 vạch trên thang chia lớn) thì kim ngắn quay đợc một vạch, do vậy khi đọc kim ngắn đọc đến hàng trăm còn kim dài đọc đến hàng chục và đơn vị, thí dụ khi kim ngắn nằm giữa hai số 15 và 16, kim dài nằm ở số 32 thì đọc là 1532 (cũng có thể đọc là 15.32 khi lấy vạch trên kim ngắn làm chuẩn). Thông thờng một vạch trên thang chia lớn tơng ứng với chuyển vị là 0.1mm, khi đó (1) vạch trên thang chia nhỏ tơng ứng với chuyển vị 10mm. Trống quay (2) liên hệ với kim thông qua hệ thống bánh răng nên khi trống quay (2) quay thì các kim đồng hồ cũng quay theo. Trên trống (2) quấn một sợi dây không dãn (thờng quấn từ 2 đến 3 vòng), một đầu dây buộc vật nặng A(chừng 20kg) thả xuống đáy sông tạo thành điểm cố định. Cũng có thể thay vật nặng A bằng cách buộc đầu dây vào cọc ở phía dới, tuy nhiên dù là vật nặng hay cọc thì vẫn phải đảm bảo cho dây theo phơng thẳng đứng, đầu còn lại buộc vào vật nặng B (chừng 0.4 đến 0.5kg) ,vật B treo lơ lửng trên không, mục đích để kéo căng sợi dây từ A đến B (hình 2-18)
Hình 2-18: Dụng cụ đo võng Maxximốp
Khi đo chuyển vị ở một điểm nào thì dụng cụ đo đợc gắn tại điểm đó. Tại mỗi điểm đo đọc không tải trớc và sau. Lúc có tải điểm đo chuyển vị thẳng đứng lên hoặc xuống, vì A cố định nên B cũng lên hoặc xuống làm trống quay và kim quay theo, khi kim ổn định đọc đợc giá trị có tải. Số vạch chênh lệch ∆V đợc tính theo công thức 0 0 2 t s i V V V V + ∆ = − trong đó: Vi- số đọc có tải lần i
Vot và Vos là số đọc không tải trớc và sau lần i Từ∆V dễ dàng tính đợc chuyển vị thẳng đứng
Võng kế Macximốp có u điểm thao tác dễ dàng, kết quả đo chính xác, tuy nhiên chỉ dùng đợc trong trờng hợp sông không sâu, nớc chảy không lớn và thuyền bè qua lại không va chạm vào dây thả vật A.
2.3.2.2 Indicator (còn gọi là đồng hồ so)
Indicator (hình 2-19) gồm đồng hồ (1) có hai thang chia và hai kim tơng ứng giống nh macximop. Giá trị một vạch trên thang chia lớn cho sẵn trên mặt đồng hồ, thờng có hai loại: giá trị một vạch 0.01mm (còn gọi là bách phân kế) và giá trị một vạch là 0.001mm (còn gọi là thiên phân kế). Khi đo cầu ta thờng
dùng loại bách phân kế vì vẫn đảm bảo chính xác và phạm vi đo rộng hơn (tối đa đến 100mm), trong khi đó thiên phân kế phạm vi đo tối đa thờng từ 10mm đến 20mm. Trục (2) có thể chuyển động lên xuống. Trục 2 liên hệ với kim qua hệ thống bánh răng, khi trục lên hoặc xuống hệ thống bánh răng sẽ chuyền chuyển động làm kim quay thuận hoặc ngợc chiều kim đồng hồ. Khi đo, indicator gắn trên vật đo đầu trục tì vào điểm cố định, lúc vật đo có chuyển vị xuống hoặc lên trục sẽ có chuyển động tơng đối đi lên hoặc đi xuống. Để đơn giản, khi đo, ngời ta đã chế tạo ra bộ gá, vật nặng (chừng 20kg) buộc vào sợi dây không dãn treo trên móc gá thay cho điểm cố định.
Tại mỗi lần đo cần đọc không tải trớc và sau. Lúc có tải vật đo có chuyển vị làm trục có chuyển động tơng đối, do đó kim quay, khi kim đã ổn định, đọc đ- ợc giá trị có tải. Từ những số đọc này dễ dàng tính đợc số vạch chênh theo công thức (2-10), sau đó căn cứ vào giá trị một vạch đã cho trên đồng hồ để tính ra đ- ợc chuyển vị thẳng đứng.
Cũng nh võng kế Maximốp, Indicator dễ thao tác, độ chính xác cao tuy nhiên không dùng đợc khi sông có nớc chảy mạnh hoặc vị trí thả vật A có nhiều thuyền bè qua lại.
Hình 2-19: Indicator 2.3.2.3 Máy toàn đạc điện tử.
Máy đợc đặt ở vị trí cố định trên bờ ở vị trí có thể nhìn đợc điểm đo. Tại điểm đo gắn giấy phản quang hoặc gơng, khi gắn giấy phản quang thì trên giấy phải có thập tự tuyến để làm chuẩn lúc ngắm. ở thời điểm không tải và ở thời
điểm có tải ngắm vào gơng hoặc giấy phản quang sẽ có cao độ tơng ứng. Hiệu số cao độ khi có tải và khi không tải trung bình chính là chuyển vị thẳng đứng của điểm đo.
Máy toàn đạc điện tử có thể đo đợc cả khi sông sâu, nớc chảy mạnh, cầu cao, sông có thông thuyền tuy nhiên độ chính xác không cao (đến mm) nên th- ờng chỉ dùng khi không đo đợc bằng võng kế Maximốp hay Indicator.
Khi điều kiện cho phép có thể dùng máy thủy bình để đo chuyển vị, lúc đó tốt nhất là nên gắn mia (hoặc thớc kẻ có dến mm) vào điểm đo, nếu không phải đánh dấu điểm đo cẩn thận để các lần đọc khác nhau mia vẫn đợc đặt ở cùng một vị trí.
2.3.3 Bố trí điểm đo.
Để bố trí diểm đo mặt cắt đo và điểm đo có thể tham khảo các quy định trong quy trình Thử nghiệm cầu. Điều 3.11 quy định “ Thông thuờng nên bố trí điểm đo tại các mặt cắt có độ võng lớn nhất, tại các vị trí bị suy giảm hay tiết diện thay đổi đột ngột. Số lợng điểm đo nhiều hay ít tùy thuộc vào khẩu độ cầu, nếu phải xây dựng biểu đồ độ võng công trình thì phải đo nhiều điểm dọc theo tim cầu.
Để cho việc chuẩn bị đà giáo đơn giản và tiết kiệm nhân lực, trong điều kiện cho phép có thể bố trí điểm đo độ võng gần điểm đo ứng suất ..”
Cũng trong quy trình này điều 3.12 quy định” Trong trờng hợp nhịp giản đơn mà không thể bố trí thiết bị đo tại điểm giữa nhịp đợc thì có thể bố trí điểm đo tại tiết diện lân cận rồi sau đó tính ra độ võng tại giữa nhịp.
Khi độ lún của mố, trụ đáng kể, phải bố trí điểm đo độ võng nhịp dầm tại hai gối. Trong trờng hợp này nếu không thể bố trí thiết bị đo tại gối đợc thì bố trí tại tiết diện lân cận của hai gối (cách gối khoảng 0.5 đến 1m) rồi sau đó tính ra độ võng tại giữa nhịp.”
Căn cứ vào các quy định ở trên, trong thực tế ngời ta thờng bố trí điểm đo độ võng nh sau.
- Theo chiều dọc càu đo ở những mặt cắt có độ võng lớn (hình 2-20)
Hình 2-20: Mặt cắt bố trí điểm đo độ võng của cầu dầm ( nếu gối dàn hồi thì phải đo cả ở hai mặt cắt gối)
- Trên mặt cắt ngang đo ở tất cả các dầm hoặc sờn dầm ( hình 2-21)
Hình 2-21: Bố trí điểm đo độ võng trên mặt cắt ngang cầu dầm. 2.3.3.2 Với cầu dàn.
Hình 2-22: Bố trí điểm đo độ võng trong cầu dàn - Theo chiều ngang cầu đo ở tất cả các dàn chủ ( hình 2-23)
Hình 2-23: Bố trí điểm đo độ võng trên mặt cắt ngang cầu dàn a) Dàn chạy dới
b) Dàn chạy trên
2.3.4 Xử lý số liệu.
Cách xử lý số liệu đo độ võng tơng tự nh xử lý số liệu đo ứng suất khi đo bằng Tenzômét cơ học, tuy nhiên nếu gối cầu là đàn hồi thì kết quả đo mới là chuyển vị thẳng đứng, từ các chuyển vị thẳng dứng đo đợc cần tính ra độ võng của điểm đo. Thí dụ trên cầu dầm giản đơn có gối cao su kết quả đo tại ba điểm cho trong bảng 2-3 trong đó
V1 :trên gối trái V2 : ở giữa nhịp
V3 : trên gối phải cho trong bảng 2-3 xử lý số liệu đo và tính ra độ võng ở giữa nhịp.
Bảng 2-3
Cầu: Ngày đo: Ngời đo:
Dụng cụ đo: Indicator, Giá trị một vạch 0.01mm
Sơ đồ TT
Điểm đo
Số đọc trên máy Ghi chú
Không tải Có tải lần 1 Không tải Có tải lần 2 Không tải Có tải lần 3 Không tải I V1 122 141 126 142 123 140 124 V2 310 1022 318 1030 316 1028 315 V3 150 168 152 166 150 164 150
Từ kết quả ở bảng 2-3 sau khi xử lý số liệu có kết quả nh trong bảng 2-4
Bảng 2-4 Kết quả đo độ võng Sơ đồ Điể m Số vạch chênh Chuyển vị đứng Chuyển vị đứng Độ võng Ghi chú Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB I V1 V2 V3 17 708 27 17.5 713 25 17.5 712.5 14 17.33 711.17 26 0.173 7.112 0.260 0.217 6.895 Loại14