CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ QUAN TRẮC SỨC KHỎE KẾT CẤU CÔNG TRÌNH CẦU
1.1. Hệ thống quan trắc kết cấu cầu
1.1.3. Các cấp độ quan trắc
Theo Helmut Wenzel (2009), để phân loại cầu thì cần phải có thông tin về hiện trạng và các yếu tố khác của nó, hệ thống quan trắc đưa ra cơ hội để xác định số lượng các điều kiện và cung cấp những vấn đề quan trọng cho việc đưa ra các quyết định. Có nhiều loại cấp độ quan trắc, sơ đồ bên dưới đưa ra các phương pháp phát triển từ việc điều tra đơn giản thông thường tới các chiến ịch quan trắc tinh vi, phức tạp. Quy mô của hệ thống quan trắc phụ thuộc chủ yếu vào các kết quả cần có, chính xác là có 5 cấp độ sử dụng để quyết định mức độ điều tra.
- Cấp độ 1: Phân loại.
Các quy tắc đánh giá thông thường của kết cấu bắt đầu từ việc quan sát bằng thị giác sẽ cung cấp các nhận định chủ quan về kết cấu cầu. Các phân tích ban đầu được
thực hiện để phân loại các vấn đề cơ bản cần biết về việc cho ra các quyết định sau này.
Nhiều chủ đầu tư lưu trữ kết quả này.
- Cấp độ 2: Đánh giá các điều kiện:
Điều tra bằng thị giác phải được thực hiện trong bất kỳ kết hoạch quan trắc nào.
Sau đó mới đưa ra các quyết định là có triển khai các bước tiếp theo hay không, có tiến hành các cuộc khảo sát chi tiết hay không. Xác định loại và số lượng các dụng cụ đo.
Dùng các dụng cụ đơn giản để đánh giá có thể đưa ra các quyết định đơn giản cho toàn hệ thống và sẽ cung cấp thêm các thông tin cần thiết. Lưu trữ và xử lý các dữ liệu nên được thực hiện trong cấp độ này. Việc quan trắc có thể chỉ cần thực hiện tại các điểm đơn (cục bộ) thay vì cho toàn kết cấu.
- Cấp độ 3: Đánh giá tính hiệu quả.
Cấp độ này được thực hiện theo cùng một phương pháp được mô tả trong cấp độ 2. Cấp độ này được thực hiện chi tiết và cung cấp các quyết định chính xác hơn như việc thêm các thông tin ví dụ như là đo mode hình dạng và các đánh giá chi tiết khác. Việc này đòi hỏi phải cung cấp thêm các dụng cụ quan trắc dày đặc, đồng bộ để đánh giá kết cấu.
- Cấp độ 4: Đánh giá chi tiết và phân loại.
Bước tiếp theo sẽ thiết lập và phân tích mô hình hiện tại của kết cấu cầu. Mô hình này được so sánh với kết quả quan trắc được. Nếu nó được xác định đơn giản, thì có thể trở lại cấp độ 3, nếu nó có các dấu hiện bất thường không thể giải thích được từ việc ghi nhận dữ liệu, phải làm bước tiếp theo để làm rõ tình huống này. Việc rõ ràng nhất là thu nhận các dữ liệu bất thường trong trường hợp đặc biệt. Với việc cập nhật những kết quả này vào mô hình đơn giản ban đầu có thể thực hiện đánh giá kết quả và phân loại công trình. Dữ liệu cần phải ghi nhận ít nhất suốt 24h, nhưng tốt nhất là nên lâu hơn để thu nhận các kết quả từ môi trường và các tình huống giao thông.
13
Hình 1.3. Sơ đồ các cấp độ của hệ thống quan trắc
- Cấp độ 5: Dự báo thời gian tồn tại.
Các dữ liệu được ghi nhận để dự đoán thời gian tồn tại của cầu phải đủ lớn để vượt qua ít nhất là 3 chu kỳ làm việc của kết cấu cầu, thời gian này thường là 3 năm.
Công việc mô phỏng nên được thực hiện từ phân tích mô hình để so sánh với lý thuyết.
Để kiểm soát số lượng lớn các dữ liệu, cần sử dụng các phần mềm chuyên dụng. Thêm vào đó, công tác kiểm tra các vi kết cấu có thể rất hữu ích để xem xét các yếu tố của kết cấu. Tiến trình cập nhật sẽ được thực hiện và xem xét nhiều điều kiện của kết cấu, nó bao gồm rất nhiều trường hợp tải trọng, không tải và bao gồm các yếu tố phi tuyến.
Trong trường hợp nghi ngờ, hệ thống quan trắc này nên được làm việc trực tuyến để máy tính có thể đưa ra các quyết định cảnh báo.
Nhiều cầu đã có tuổi đã vượt quá thời gian khai thác, chúng được thiết kế theo tải trọng trước đây không còn phụ hợp với hiện tại, có thể bị hư hại do các hư hỏng hoặc do quá tải. Câu hỏi đặt ra cho Chủ đầu tư là các cầu này vẫn còn có thể khai thác và thực hiện đầy đủ các chức năng của chúng hay không. Một kết hoặc theo dõi dao động có thể đưa ra các thông tin cho các điều kiện này, nó đã được chứng minh bởi Wenzel và Pichler (2005), dựa trên nguyên tắc là so sánh ứng xử thực của kết cấu theo các số liệu đo đạc và mô hình lý thuyết.