CHƯƠNG 3. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CẦU PHÚ LỆ TẠI KM2+5 BẰNG THỰC NGHIỆM VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO, SỬA CHỮA
3.3. Kết quả phân tích
Bảng 3.8. Ứng suất thớ dưới và thớ trên dầm thép tại mặt cắt giữa nhịp N2
Stt Thế tải Vị trí Thiết bị
Ứng suất đo đạc (MPa)
Ứng suất tính toán (MPa)
Chênh lệch 1
Lệch tâm phải/hạ
lưu
Bản biên dưới - Dầm 1 T1 7.55 8.61 12%
2 Bản biên dưới - Dầm 2 T2 11.00 12.25 10%
3 Bản biên trên - Dầm 2 B2157 -1.97 -2.87 31%
4 Bản biên dưới - Dầm 3 T3 19.25 17.15 12%
5 Bản biên dưới - Dầm 4 T4 13.85 15.26 9%
6 Bản biên dưới - Dầm 5 T5 19.50 20.16 3%
7 Bản biên dưới - Dầm 6 T6 19.98 17.92 11%
8
Đúng tâm
Bản biên dưới - Dầm 1 T1 13.55 12.53 8%
9 Bản biên dưới - Dầm 2 T2 14.50 17.08 15%
10 Bản biên trên - Dầm 2 B2157 -1.89 -3.56 47%
11 Bản biên dưới - Dầm 3 T3 18.50 14.84 25%
12 Bản biên dưới - Dầm 4 T4 14.25 14.84 4%
13 Bản biên dưới - Dầm 5 T5 11.50 17.08 33%
14 Bản biên dưới - Dầm 6 T6 8.50 12.53 32%
15
Lệch tâm trái/thư ợng lưu
Bản biên dưới - Dầm 1 T1 19.25 17.99 7%
16 Bản biên dưới - Dầm 2 T2 15.50 18.76 17%
17 Bản biên trên - Dầm 2 B2157 -1.75 -3.78 54%
18 Bản biên dưới - Dầm 3 T3 18.50 15.05 23%
19 Bản biên dưới - Dầm 4 T4 14.80 14.98 1%
20 Bản biên dưới - Dầm 5 T5 9.15 11.62 21%
21 Bản biên dưới - Dầm 6 T6 7.00 8.33 16%
Bảng 3.8 cho thấy rằng tiết diện các dầm chủ làm việc trong giai đoạn đàn hồi;
Ứng suất đo đạc tại thớ dưới (ứng suất kéo) và thớ trên (ứng suất nén) của các dầm chủ tại tiết diện giữa nhịp do tải trọng thử tĩnh nhỏ hơn ứng suất phân tích tính toán.
Tại vị trí bánh xe trực tiếp trên dầm thì nội lực đo đạc lớn hơn điều này chứng tỏ hệ liên kết ngang của kết cấu yếu nên hệ số phân bố ngang thực tế lớn hơn lý thuyết.
Bảng 3.9. Độ võng của các dầm tại giữa nhịp N1
Stt Thế tải Vị Trí Thiết bị Chuyển vị đo đạc (mm)
Chuyển vị tính toán
(mm)
Chênh lệch (%) 1
Lệch tâm phải/hạ lưu
Dầm 1 V1 0.880 1.428 38%
2 Dầm 2 V2 0.950 1.750 46%
3 Dầm 3 V3 1.545 2.023 24%
4 Dầm 4 V4 1.575 2.219 29%
5 Dầm 5 V5 2.820 2.394 18%
6 Dầm 6 V6 2.650 2.478 7%
7
Đúng tâm
Dầm 1 V1 2.125 1.925 10%
8 Dầm 2 V2 2.555 2.086 22%
9 Dầm 3 V3 2.205 2.121 4%
10 Dầm 4 V4 1.945 2.121 8%
11 Dầm 5 V5 1.895 2.086 9%
12 Dầm 6 V6 1.120 1.925 42%
13
Lệch tâm trái/thượng
lưu
Dầm 1 V1 2.710 2.471 10%
14 Dầm 2 V2 1.665 2.394 30%
15 Dầm 3 V3 2.170 2.212 2%
16 Dầm 4 V4 1.785 2.023 12%
17 Dầm 5 V5 1.480 1.743 15%
18 Dầm 6 V6 0.655 1.421 54%
Bảng 3.9 cho thấy rằng độ võng các dầm chủ tại tiết diện giữa nhịp do tải trọng thử tĩnh nói chung nhỏ hơn độ võng phân tích tính toán. Độ võng của các dầm chủ chịu trực tiếp tải trọng xe lớn hơn độ võng lý thuyết điều đó chứng tỏ độ cứng hệ liên kết ngang nhỏ nên hệ số phân bố ngang thực tế cầu nhỏ hơn so với lý thuyết.
Từ kết quả đo đạc độ võng của từng dầm, hệ số phân bố ngang thực tế của các dầm chủ được tính toán và thể hiện trên bảng 3.10.
Bảng 3.10. Hệ số phân bố ngang của các dầm chủ
Các dầm chủ
Hệ số phân bố ngang ứng với các thế tải
Lệch tâm phải/hạ lưu Đúng tâm Lệch tâm trái/thượng lưu
Dầm 1 0.08 0.18 0.26
Dầm 2 0.09 0.22 0.16
Dầm 3 0.15 0.19 0.21
Dầm 4 0.15 0.16 0.17
Dầm 5 0.27 0.16 0.14
Dầm 6 0.25 0.09 0.06
3.3.2. Thử tải trọng động
3.3.2.1. Thử tải động kết cấu nhịp
Kết quả phân tích tần số dao động và chu kỳ dao động theo 3 phương cũng như hệ số xung kích của kết cấu nhịp N1và N2 được thể hiện trên bảng 3.11 và 3.12.
Bảng 3.11. Kết quả phân tích tần số và chu kỳ dao động của kết cấu nhịp
Stt Số hiệu nhịp Phương dao động
Tần số dao động riêng f (Hz)
Chu kỳ dao động T (s) 1
Nhịp N1
Dọc 10.00 0.10
2 Ngang 13.50 0.07
3 Đứng 3.60 0.28
1
Nhịp N2
Dọc 10.00 0.10
2 Ngang 12.50 0.08
3 Đứng 3.70 0.27
Bảng 3.11 cho thấy rằng Chu kỳ dao động tự do thẳng đứng không nằm trong phạm vi giới hạn 0.45s ÷ 0.60s và chu kỳ dao động tự do nằm ngang của kết cấu nhịp không trùng hoặc bằng bội số của chu kỳ dao động tự do thẳng đứng. Do đó, kết cấu nhịp N1và N2 đảm bảo điều kiện dao động tại điều 3.A.17 trong Tiêu chuẩn 22TCN 243-98.
Bảng 3.12. Hệ số xung kích kết cấu nhịp N1, N2
Stt Số hiệu dầm Vị trí Vận tốc (km/h) Hệ số xung kích (1+IM)
≈ 0 15 35
1 Nhịp 1 Dầm 1 1.63 1.98 1.99 1.22 2 Nhịp 2 Dầm 4 2.05 2.46 2.49 1.21
Bảng 3.12 cho thấy rằng Hệ số xung kích đo đạc của kết cấu nhịp N1 và N2 tiệm cận với hệ số xung kích theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu TCN 272-05, nhỏ hơn hệ số xung kích theo TCVN 11823-3:2017, Hướng dẫn cắm biển tải trọng cầu theo QCVN 41:2016/BGTVT và Tiêu chuẩn AASHTO LRFD 2014.
3.3.2.1. Thử tải động kết cấu mố trụ
Bố trí xe tải chạy với tốc độ lớn và có hãm phanh trên cầu để gây ra hiệu ứng động lớn nhất có thể và ghi lại biểu đồ dao động để xác định tần số dao động, chu kỳ dao và chuyển vị theo 3 phương cho kết cấu mố M1, M2 và trụ T1. Kết quả gia tốc, tần số dao động riêng, chu kỳ và chuyển vị động của chúng được thể hiện trên bảng 3.13 và bảng 3.14.
Bảng 3.13. Kết quả tần số và chu kỳ của kết cấu mố trụ
Stt Tên kết cấu
Phương đo dao động
Thiết bị
Tần số dao động riêng đo đạc f (Hz)
Chu kỳ dao động đo đạc T (s) 1
Mố M1
Dọc A47491 13.50 0.07
2 Ngang A47492 12.20 0.08
3 Đứng A47490 11.50 0.09
4
Mố M2
Dọc A47491 10.00 0.10
5 Ngang A47492 10.00 0.10
6 Đứng A47490 10.00 0.10
Stt Tên kết cấu
Phương đo dao động
Thiết bị
Tần số dao động riêng đo đạc f (Hz)
Chu kỳ dao động đo đạc T (s) 1
Trụ T
Dọc A47492 11.60 0.09
2 Ngang A47490 17.50 0.06
3 Đứng A47491 18.10 0.06