Thi công và khai thác - Cơ sở quan trắc công trình cầu: Phần 2

Phần 2 Tài liệu bao gồm các nội dung sau: Quan trắc kết cấu nhịp cầu thép, ví dụ áp dụng thiết lập hệ thống quan trắc cho cầu treo dây võng TP và cầu BC trong thi công và khai thác cùng các kết luận và kiến nghị. Mời các bạn tham khảo Tài liệu để bổ sung thêm kiến thức trong lĩnh vực này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thi công và khai thác - Cơ sở quan trắc công trình cầu: Phần 2 Chương 2 QUAN TRẮC KẾT CÂU NHỊP CẦU THÉP 2.1. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ QUAN TRẮC KẾT CẤU NHỊP CẦU TH ÉP 2.1.1. Đặc điểm làm việc của cầu dầm thép Đặc điểm nổi bật nhất của kết cấu cầu dầm thép là có khả năng chịu lực cao \ới mọi ứng suất kéo nén uốn cắt xoan, có tính dẻo cao do đó chịu được lực xung kích (va đập, động đất) và tải trọng mỏi tốt (cầu đưòng sắt); thời gian thi công nhanh.. .Vì vìy kếí cấu nhịp cầu dầm thép thích hợp cho các công trình trong thành phố; công trình vượt nhịp lớn; công trình tải trọng lớn như tải trọng đưòng sắt; công trình yêu cầu tính thẩm mỹ cao. ở nước ta cầu dầm thép trên tuyến quốc lộ chiếm tới 17% về số lượng và 20 % về chiều dài. Hư hóng gối cẩu, lám phát sinh ứng suất phụ Thời tiết Tốc độ, lưu lượng, tải trọng cúa hoat tải Nứt bê tông do tải trong Hư hòng mố trụ do lún nền móng Hình 18. Các nguyên nhân gáy hư hỏng cho cầu thóp. 42 Tuy nhiên trong quá ừình khai thác nó cũng tồn tại một số nhược điểm nhất định trong đó vấn đề nổi bật nhất là ăn mòn và nứt. cầu dầm thép rất dễ bị ăn mòn, nhất là trong điều kiện khí hậu nóng ẩm và mưa nhiều ở nước ta, do đó cần phải có công tác duy tu bảo dưỡng thưòng xuyên dẫn đến chi phí bảo dưỡng cầu lón, hướng khắc phục là sử dụng các loại thép chống ăn mòn hoặc sử dụng sơn..; vấn đề thứ hai là nứt của kết cấu thép do nhiều nguyên nhân khác nhau như: Chất lượng vật liệu không đảm bảo, có khuyết tật, trên mặt cắt vết nứt thường bắt đầu từ chỗ vật liệu có khuyết tật; Chất lượng liên kết kém như chiều dày đường hàn không đủ, hàn không ngấu, kẹp sỉ, đầu bulông, đầu đinh tán nhỏ v.v... ; ứ n g suất dư do hàn lớn, khi hàn không có những giải pháp hạn chế ứng suất còn lại trên kết cấu sau khi hàn; Do mỏi vật liệu nhất là ở những vị trí có tiết diện thay đổi như mép lỗ đinh, mép lỗ khoét; Do va chạm cơ học. Trên các cầu thép cũ có đường xe chạy dưới, khổ cầu hẹp, nhiều thanh đứng, thanh xiên bị va chạm làm toàn thanh hoặc một phần thanh bị cong đi và gây ra vết nứt. Hướng giải quyết của vấn đề này là phải hạn chế các nguyên nhân trên, sử dụng các loại vật liệu chịu lực tốt hơ n ... Tuy nhiên trong phần lớn trường hợp không thể loại bỏ hay khắc phục hoàn toàn các nguyên nhân này, vì vậy một hướng mới được mở ra là thường xuyên theo dõi và phát hiện chúng một cách kịp thời để có các biện pháp sửa chữa, tăng cường hoặc đưa ra các cảnh báo kịp thời trước khi các vấn đề lón xảy ra. Bảng 4. Một số công trình cầu dầm thép tại Việt Nam. STT Tên công trình, địa điểm Đặc điểm 1 Cầu Bính, Hải phòng Cầu dây văng 2 Cầu TP, Đà Nằng Cầu dây võng 3 Cầu Sài Gòn, Hồ Chí Minh Cầu dầm 4 Cầu Rào, Hải Phòng Cầu dây văng Hình 19. Dầm chính bằng thóp cùa cầu Bính bị biến dạng do tàu biển đâm vào năm 2010. 43 Hình 20. Hư hỏng dầm thép cầu Sài Gòn do mói. 2.1.2. Các nghiên cứu về quan trắc kết cấu nhịp cầu Thép Qua nghiên trước đây liên quan đến phát hiện các vết nứt bằng dao động và biến dạng (dựa trên các cảm biến) thì cần phải có một sự hiểu biết cơ bản, dự đoán nội dung đo để có được độ chính xác cao. Với nội dung cần đo là tĩnh và động cỏ hai loại cảm biến thông dụng để lựa chọn là: Thiết bị đo bằng điện trở (trở kháng) có khả năng đo các thông số động, nhưng không ổn định và kết quả không đủ độ tin cậy; Sợi đo dao động độ ổn định cao, nhưng chỉ sử dụng để đo lường các biến dạng tĩnh. Các ứng dụng của các dụng cụ gia tốc, biến dạng, và cảm biến điện đề phái hiện các vết nứl trong cầu thép đã được thực hiện thông qua một số các nghiên cứu dưới đây: - Yoo và Kim cho rằng phát hiện các hư hỏng này là một hiện tượng cục bộ, và cảm biển được sử dụng cũng phải đo lường các phản ứng cục bộ của kết cấu cầu. Phương pháp này đă được phân tích và đã được kiểm chứng để xác định sự tồn tại vết nứt, nhưng xác định kích thước của vết nứt thì nghiên cứu này chưa được kiểm chứng. - Patil và Maiti trinh bày một nghiên cứu khác liên quan đến phát hiện nhiều vết nứt trên dầm mảnh Euler - Bemoulli. Phương pháp này là một trong số ít các phương pháp có khả năng xác định nhiều hcm một vết nứt tại một thời điểm. Phưong pháp này dựa trên sự dao động ngang (tần số tự nhiên) trong dầm tại một thời điểm. Thông qua thay đổi trong tần số tự nhiên của dầm, các thông sổ như kích thước vết nứt và vị trí sẽ được xác định. Một số ví dụ thành công bằng phương pháp số đã được chứng minh, nhưng phương pháp này cũng không được chứng minh bằng thực nghiệm. - Xác định vết nứt bằng sợi quang học: Trong quá trình phát triển của công nghệ các cảm biến giờ đây đã trở nên phổ biến, trong vòng một thập kỷ qua công nghệ sợi quang học đã phát triển và được nghiên cứu tiềm năng phát hiện vết nứt trong kết cấu cầu, các nghiên cứu đầu tiên là: - Hale là người đầu tiên đề cập đến việc sử dụng công nghệ sợi quang để phát hiện vết nứt. Trong nghiên cứu, các cảm biến phát hiện vết nứt được dán vào kết cấu trong 44 khu vực bị nứt. Nếu một vết nứt hình thành từ trong các vật liệu bên dưới cảm biến, các sợi quang học sẽ bị hư hòng hoậc bị bẻ gãy, ánh sáng được truyền qua sợi đã suy yếu, và đo suy giảm này để chỉ ra vết nứt của kết cấu, cảm biến này có khả năng phát hiện các vết nứt nhỏ từ 5 - 30|im. - Leung et al. đã minh họa đầy đủ một mạng lư ...