IV. THỬ TẢI TRỌNG TĨNH ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH PHƯƠNG PHÁP THỬ TẢI TĨNH KẾT CẤU NHỊP
4.1 Các dụng cụ đo dùng cho thử tải tĩnh
- Dụng cụ đo độ võng: Độ võng của kết cấu nhịp có thể đo bằng máy thủy bình, mực nước trong ống dẫn theo nguyên lý bình thông nhau, võng kế các loại.
Độ chính xác khi quan trắc bằng máy thủy bình thường không quá 1mm, cho nên thường sử dụng máy này trong trường hợp độ võng khá lớn khi sai số 1mm không có ý nghĩa đáng kể. Nếu dùng máy thủy bình siêu chính xác kết hợp với mia in – va có thể đạt độ chính xác cao hơn. Dùng máy thủy bình để đo độ võng sẽ thuận lợi trong những trường hợp không thể tạo được một điểm cố định gắn với đất dưới cầu, chẳng hạn khi cầu bắc qua sông có mật độ thông thường cao, cầu bắc qua khe núi, cầu vượt đường xe lửa gần ga đầu mối lớn luôn luôn có tàu chạy qua lại. Máy thủy bình thường đặt ở trên mặt mố trụ hoặc mái đất dắp phần tư nón. Thước hoặc mia được treo vào thanh biên dưới của dàn. Với cự ly từ điểm đặt máy đến điểm đo không vượt quá 50m thì có thể dùng máy thủy bình thông thường. Nếu cự ly xa thì nên dùng máy thủy bình siêu chính xác.
Đo độ võng bằng mực nước trong ống dẫn theo nguyên lý bình thông nhau rất ít khi sử dụng vì thiết bị cồng kềnh phức tạp.
Thiết bị hay được sử dụng để đo độ võng là võng kế có ròng rọc treo quả nặng kiểu Macxi mốp ( hình 27). Hộp 8 có gắn trục 7 vừa dùng để gắn lắp vào kết cấu nhịp vừa là trục tâm của ròng rọc quàng dây treo 5 buộc quả nặng. Khi ròng rọc quay sẽ làm cho đĩa 9 có răng cũng quay. Răng của đĩa 9 làm quay bánh xe 4 gắn với kim 3 chỉ trên mặt đồng hồ 1 có chia 100 vạch, mỗi vạch ứng với độ võng 0,1 mm. Quả nặng thường có trọng lượng 1,5 – 2,0 kg, còn dây treo là dây thép đường kính 0,3 – 0,5 mm một đầu buộc vào quả nặng một đầu buộc vào điểm cố định sau khi đã vòng qua ròng rọc. Để tránh hiện tượng trượt giữa dây và ròng rọc, nên để dây cuộn qua ròng rọc một vòng. Cũng có thể lắp đặt võng kế vào điểm cố định, và dây qua ròng rọc sẽ buộc một đầu vào quả nặng còn một đầu buộc vào điểm đo của kết cấu nhịp (hình 28a). Nếu nhịp cần đo võng ở chỗ lòng sông sâu, không thể buộc dây vào điểm cố định dưới sông ; trong trường hợp đó có thể buộc dây vào một vật nặng không ít hơn 20kg và thả xuống đáy sông để tạo điểm cố định (hình 28b).
- Dụng cụ đo chuyển vị và trượt : Đó là các Indicator hay còn gọi là thiên phân kế. Các Indicator thường có độ chính xác 0,01mm. Có loại độ chính xác cao hơn, đạt tới 0,001mm. Indicator dùng trong thử tải các công trình cầu thường có thể đo chuyển vị tới 10mm. Indicator có dạng như một đồng hồ tròn (hình 29) với một thanh ti 6 xuyên qua vỏ hộp theo phương đường kính. Thanh ti này có răng ăn khớp với răng của bánh xe răng nhỏ1, cho nên khi thanh ti trượt lên xuống thì bánh xe răng này sẽ quay. Áp dưới và cùng trục với bánh xe 1 là một bánh xe răng lớn 2, do đó bánh xe 2 cũng quay và làm quay bánh xe răng 3 gắn liền trục với kim đồng hồ.
Để tránh sự chênh chẹo giữa các bánh xe 2 và 3, bánh xe 3 được ăn răng vào với bánh xe phụ 4 mà bánh xe này có một lò xo xoắn bảo đảm sự tiếp xúc chặt chẽ giữa các răng của hai bánh xe 3 và 4. Nhờ một chi tiết kết cấu đặc biệt dạng tay đòn có gắn lò xo mà thanh ti 6 luôn có khuynh hướng chuyển động về vị trí ban dầu. Trên mặt đồng hồ có hai vòng chia độ : vòng chia lớn có 100 vạch, mỗi vạch chia ứng với một vòng của vòng chia lớn, tức là 1mm.
Khi lắp đặt Indicator, cần để cho đầu nhọn của thanh ti tỳ vuông góc với một diện nhẵn phẳng và sao cho kim chỉ ít ra là 0,5mm trong trường hợp biến dạng xảy ra sẽ làm tăng số đo. Nếu như có khả năng biến dạng lớn hơn 9 mm và có thể dẫn đến nguy hiểm làm gãy Indicator, tôt nhất nên lắp đặt sao cho khi biến dạng tăng thì số đo lại giảm đi, như vậy khi biến dạng quá lớn vượt giới hạn của Indicator có thể đo thì đầu nhọn của thanh ti sẽ rời ra khỏi bề mặt tựa.
- Dụng cụ đo biến dạng góc thường được thiết kế theo nguyên tắc dựa vào bọt nước ống thủy hoặc dựa vào quả dọ. Dụng cụ đo dùng bọt nước (hình 28) gồm có bản thép 4 có gắn trụ 2 và trụ 6. Ống thủy 3 được liên kết vào trụ 2 bằng một chốt và bị ép chặt bởi lò xo lá 1 tựa vào bản thép 4. Ống thủy còn được gắn với bản thép 5 mà cuối của bản này có thanh răng cưa 10. Ở phía trên của trụ 6 có răng ren và bắt một vít xoắn bước răng nhỏ. Vít này tựa lên bản thép 5 và điều chỉnh vị trí bản
đó. Đĩa chia độ 8 có 300 vạch lắp vào vít 7 và quay khi vặn vít này. Thanh có răng 10 ăn vào bánh xe răng 9 có cùng trục với kim chỉ vòng quay. Bươc răng ren của vít 7 tương ứng với bước của bánh xe răng sao cho mỗi vong xoắn của vít tương ứng với kim chi một vạch của đồng hồ. Thường dụng cụ đo góc này có thể đo được góc nghiêng tới 3o.
Để đo biến dạng góc, dụng cụ này được bắt vào kết cấu, sau đó nới lỏng vít 7 và chỉnh cho bọt nước của ống thủy nằm vào vị trí chính giữa, nghĩa là ống thủy nằm ngang. Khi có biến dạng góc thì ống thủy nghiêng đi và bọt nước dịch chuyển. Vặn vít 7 để đưa bọt nước về vị trí giữa tưc là ống thủy trở lại vị trí nằm ngang. Số đọc do kim chỉ lúc ban đầu và lúc ống thủy lại trở lại vị trí nằm ngang cho phép xác định biến dạng góc.