DỰ ĐOÁN TUỔI THỌ CÒN LẠI CỦA CẦU TRÀ KHÚC THEO LÝ THUYẾT MỎI
1. Lý do chọn đề tài
– Công trình cầu nói chung sau một thời gian khai thác chịu ảnh hưởng của rất nhiều các yếu tố chủ quan cũng như khách quan mang lại. Công việc đánh giá khả năng đáp ứng yêu cầu thực tế của các công trình cầu tại các giai đoạn cụ thể có ý nghĩa vô cùng quan trọng, giúp nhà quản lý đưa ra các quyết định chính xác, kịp thời như: Tiếp tục khai thác bình thường; Cần sửa chữa để tiếp tục khai thác hay là phải đầu tư xây dựng mới.
– Để trả lời được câu hỏi quan trọng ở trên thì việc giải quyết bài toán dự đoán tuổi thọ công trình cầu là công việc rất cần thiết góp phần hỗ trợ cho các nhà quản lý ở Việt Nam. Các nghiên cứu về đánh giá tuổi thọ mỏi còn lại của kết cấu cầu cũng thu hút được sự quan tâm của các Trường Đại học [1], các Viện nghiên cứu trong nước [2] cũng như trên thế giới [3], nhưng do bài toán đánh giá tuổi thọ mỏi phụ thuộc rất nhiều yếu tố như tải trọng tác động thực tế, đường cong mỏi (quan hệ biên độ ứng suất và chu kỳ tải trọng) thực tế và sự làm việc trực tiếp của kết cấu.
– Cầu Trà Khúc (cũ) tỉnh Quảng Ngãi đã được xây dựng từ rất lâu, hiện tại kết cấu các nhịp cầu đã xuống cấp nhanh, có nhiều hư hỏng không đáp ứng được tải trọng thiết kế. Lưu lượng xe lưu thông trên cầu ngày càng nhiều, thành phần dòng xe ngày càng đa dạng sẽ ảnh hưởng nhiều đến khả năng khai thác của cầu.
– Xuất phát từ thực tế nguyên nhân đó, đề tài “Dự đoán tuổi thọ còn lại của cầu Trà Khúc theo lý thuyết mỏi” được đề xuất với mong muốn dự đoán tuổi thọ còn lại của một công trình cầu cụ thể.
2. Mục tiêu nghiên cứu
– Xây dựng phổ tải trọng theo các kết quả thực nghiệm.
– Dự đoán tuổi thọ còn lại của cầu Trà Khúc cũ.
3. Đối tượng và Phạm vi nghiên cứu
– Lý thuyết mỏi
– Cầu Trà Khúc cũ.
– Nghiên cứu lý thuyết mỏi
– Các kết quả thực nghiệm của cầu Trà Khúc cũ.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
– Đánh giá được tuổi thọ còn lại của cầu Trà Khúc cũ theo lý thuyết mỏi
– Ứng dụng để đánh giá tuổi thọ kết cấu các công trình cầu khác.
Đề tài nghiên cứu gồm phần mở đầu và 3 chương
Mở đầu
– Lý do chọn đề tài (Sự cần thiết phải nghiên cứu).
– Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
– Phương pháp nghiên cứu.
Chương 1. Tổng quan về công trình cầu Trà Khúc–tỉnh Quảng Ngãi.
Chương 2. Cơ sở dự đoán tuổi thọ còn lại của công trình cầu theo lý thuyết mỏi.
Chương 3. Dự đoán tuổi thọ còn lại của công trình cầu Trà Khúc tỉnh Quảng Ngãi.
7. Bố cục luận văn
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
2. Mục tiêu nghiên cứu
3. Đối tượng và Phạm vi nghiên cứu
4. Phương pháp nghiên cứu
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
6. Cấu trúc của Luận văn
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU TRÀ KHÚC – TỈNH QUẢNG NGÃI
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ DỰ ĐOÁN TUỔI THỌ CÒN LẠI CỦA CÔNG TRÌNH CẦU THEO LÝ THUYẾT MỎI
CHƯƠNG 3: DỰ ĐOÁN TUỔI THỌ CÒN LẠI CỦA CÔNG TRÌNH CẦU TRÀ KHÚC TỈNH QUẢNG NGÃI
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU TRÀ KHÚC – TỈNH QUẢNG NGÃI
1.1. Tổng quan về công trình cầu Trà Khúc cũ – Tỉnh Quảng Ngãi
Cầu Trà Khúc (cũ) nằm tại lý trình Km1055+464 thuộc tuyến Quốc lộ 1A qua tỉnh Quảng Ngãi. Các thông số kỹ thuật như sau:
Hình 1.1. Mặt cắt ngang cầu Trà Khúc
+ Kết cấu phần trên
– Chiều dài toàn cầu: Ltc = 643,0 (m).
– Kết cấu nhịp: gồm 20 nhịp dầm thép giản đơn không liên hợp với bản mặt cầu, Lnhịp = 31,6 (m). Mặt cắt ngang gồm 4 dầm chủ, mặt cắt dầm chữ I cao 1,22m, khoảng cách các dầm là 2,15m.
+ Kết cấu phần dưới
– Mố cầu: Hai mố cấu tạo giống nhau, mố chữ U bằng BTCT
– Trụ cầu: Cấu tạo trụ gồm 19 trụ cầu có cấu tạo giống nhau, dạng trụ dẻo bằng BTCT.
1.2. Hiện trạng cầu
Cầu Trà Khúc được xây dựng từ rất lâu nên kết cấu nhịp cầu hiện tại đã xuống cấp, có nhiều hư hỏng không đáp ứng được yêu cầu tải trọng thiết kế.
1.2.1. Kết cấu phần trên
– Qua kiểm tra, khảo sát hiện trạng Cầu Trà Khúc (cũ) nhận thấy dầm chủ và hệ liên kết ngang có các vết gỉ tại nhiều vị trí. Bản mặt cầu: mặt nhựa xuất hiện các vết nứt chạy dài dọc cầu, nhựa dồn u, bong tróc nhiều vị trí.
1.2.2. Kết cấu phần dưới
Các mố của cầu có chất lượng bê tông còn tốt; các chân trụ cầu bê tông bị bong tróc, bào mòn gần hết, lòi phần sắt thép bên trong.
1.3. Tổng quan các phương pháp dự đoán tuổi thọ công trình cầu
1.3.1. Khái niệm chung
– Tuổi thọ công trình hay một bộ phận công trình là khoảng thời gian kể từ khi đưa công trình đó vào sử dụng đến khi đạt đến trạng thái giới hạn.
1.3.2. Phương pháp suy đoán
1.3.3. Phương pháp tính toán
– Hiện nay có 4 phương pháp xác định tuổi thọ công trình: 1 phương pháp thí nghiệm và 3 phương pháp tính: phương pháp ứng suất, phương pháp cơ học phá hủy, phương pháp biến dạng.
1.3.4. Phân tích chọn phương pháp
Qua các đặc điểm trên, luận văn lựa chọn phương pháp phân tích theo ứng suất để xác định tuổi thọ mỏi của kết cấu vì dễ áp dụng, việc đo phổ ứng suất của đoàn xe chạy cũng được sử dụng rộng rãi.
1.4. Kết luận chương 1
– Tìm hiểu tổng quan về Trà Khúc cũ – tỉnh Quảng Ngãi, tổng quan về hiện trạng cầu Trà khúc cũ.
– Tìm hiểu về những phương pháp dự đoán tuổi thọ của công trình cầu, ưu và nhược điểm của từng phương pháp từ đó lựa chọn phương pháp phù hợp sử dụng cho luận văn .
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ DỰ ĐOÁN TUỔI THỌ CÒN LẠI CỦA CÔNG TRÌNH CẦU THEO LÝ THUYẾT MỎI
2.1. Đường cong mỏi chuẩn
– Đi tiên phong về vấn đề này là hai trung tâm khoa học lớn nhất: châu Âu và Mỹ, các tiêu chuẩn kỹ thuật Eurocode và AASHTO.
Hình 2.1. Đường cong mỏi theo tiêu chuẩn Châu Âu EC3
– Trong khi đó ở Mỹ người ta đưa ra 8 đường cong mỏi, không song song với nhau [3].
Hình 2.2. Hệ đường cong mỏi theo AASHTO
2.2. Phổ tải trọng công trình
2.2.1. Tải trọng của đoàn xe.
– Tải trọng tác dụng trên các tuyến đường được xem là một quá trình ngẫu nhiên và tương ứng với cấu tạo ngẫu nhiên của mỗi chiếc xe và cả đoàn xe đang di chuyển.
2.2.2. Phương pháp đo đạc
2.2.2.1. Giới thiệu về “Wireless Structural Bridges Testing System (WiFi-STS)”
Hệ thống “Wireless Structural Bridges Testing System” là sản phẩm của hãng Bridge Diagnostics, INC – (USA) được gọi tắt là STS-WiFi.
Hình 2.3. Các bộ phận của “Wireless Structural Bridges Testing System”
2.2.2.2. Nguyên lý hoạt động của “Wireless Structural Bridges Testing System”
Hình 2.4. Nguyên lý hoạt động của “Wireless Structural Bridges Testing System”
2.2.2.3. Tính năng và phạm vi sử dụng các bộ phận trong hệ thống STS-WiFi
2.2.2.4. Trình tự vận hành hệ thống “Wireless Structural Bridges Testing System”
2.2.3. Lập phổ tải trọng
– Dưới tác dụng của tải trọng động, các biên độ ứng suất trong kết cấu thay đổi ngẫu nhiên. Do đó cần tổ hợp các chu kỳ dao động của ứng suất theo các biên độ ứng suất khác nhau và sắp xếp chúng thành từng cấp theo thứ tự nhỏ dần thành phổ ứng suất.
Để lập được phổ tải trọng đòi hỏi một phương pháp tính chu kỳ thích hợp, phương pháp đếm chu kỳ mưa
Hình 2.5. Trình bày theo phương pháp đếm dòng mưa
Phương pháp dòng mưa được thực hiện bằng cách: Ta hình dùng dòng nước chảy xuôi theo các mái và đếm theo quy tắc sau
Hình 2.6. Đếm chu kỳ ứng suất theo phương pháp dòng mưa
Theo phương pháp đếm dòng mưa, ta sẽ xác định được số chu kỳ ứng suất đối với cấp biên độ ứng suất, từ đó ta có thể vẽ nên được phổ ứng suất. Được thể hiện như hình 2.7.
Hình 2.7. Biểu đồ phổ ứng suất
2.3. Tổn thương tích lũy công trình
Lý thuyết tuyến tính của Palmgren-Miner được áp dụng để tính tổn thương tích lũy của công trình cùng với phổ ứng suất.
2.3.1 Công thức của Palmgren-Miner
Năm 1924, A. Palmgren đã dành nhiều công sức để tính tuổi thọ vòng bi và đến năm 1945 được Miner bổ sung, đưa lên thành lý thuyết tính toán.
Hình 2.8. Phổ của biên độ của chu kỳ ứng suất
Theo lý thuyết này thì mỗi chu kì ứng suất sinh ra phần hư hỏng, tổng tổn thương tích lũy sẽ đạt bằng 1:
Trong đó: – n1 là số chu kỳ ứng suất trong một cấp.
– N1 là tổng số chu kỳ ứng suất.
2.3.2. Tính toán tổn thương tích lũy
– Từ kết quả quan trắc hiện trường, đánh giá cầu kiện chịu lực chính của công trình ta có thể xác định được độ bền lâu dài và trị số giới hạn của độ bền mỏi để đem so sánh với hiệu biên độ ứng suất của từng cấp như sau:
Hình 2.9. Biểu đồ so sánh giữa các trị số đường cong mỏi với phổ ứng suất
– Số chu kỳ lặp tải của mỗi cấp phổ theo mối quan hệ sau:
Trong đó:
– Ni : tổng số chu kỳ ứng suất ứng với cấp phổ thứ i
– ND = 5.106 tổng chu kỳ ứng suất tại vị trí độ bền lâu dài;
– : biên độ ứng suất tại vị trí ND;
– : biên độ ứng suât ứng với cấp phổ thứ i;
– m : tỷ lệ trên đường cong mỏi.
Từ công thức trên ta tính được tổng chu kỳ ứng suất ứng với phổ tải 1, 2, 3, 4, 5. Tính được tổng tổn thương tích lũy S theo công thức:
2.4. Phân tích mô hình xác định các hệ số điều chỉnh
Căn cứ vào các thông tin về kết cấu ở trên, ta sử dụng phần mềm Midas để mô hình hóa và phân tích kết cấu để giúp cho học viên nghiên cứu lựa chọn các đối tượng sẽ bố trí điểm đo.
2.5. Tuổi thọ còn lại của công trình
Để tính toán, dự đoán được tuổi thọ còn lại, cần tiến hành những bước sau:
– Xây dựng đường cong mỏi S-N
– Đo biểu đồ ứng suất theo thời gian từ thực thế hiện trường
– Xây dựng các biên độ ứng suất ứng với các chu kỳ tương ứng.
– Tính toán tổn thương tích lũy, dự đoán tuổi thọ còn lại.
2.6. Kết luận chương 2
– Trong chương 2 luận văn này sẽ sử dụng đường cong mỏi trong tiêu chuẩn Châu Âu EC3, AASHTO để tính toán, dự đoán tuổi thọ mỏi của cấu kiện. Từ các đường cong mỏi theo tiêu chuẩn Châu Âu EC3, AASHTO kết hợp với quan trắc kiểm tra hiện trường, cấu kiện từ thực tế có thể xác định được độ bền mỏi lâu dài và trị số giới hạn độ bền mỏi .
– Chương 2 cũng đã giới thiệu lý thuyết về lập phổ tải trọng theo phương pháp đếm dòng mưa từ kết quả đo biểu đồ ứng suất theo thời gian ngoài hiện trường.
– Chương 2 cũng đã trình bày lý thuyết xác định được tuổi thọ còn lại của công trình theo phương pháp tính tổn thương tích lũy của cấu kiện công trình.
CHƯƠNG 3
DỰ ĐOÁN TUỔI THỌ CÒN LẠI CỦA CÔNG TRÌNH CẦU TRÀ KHÚC TỈNH QUẢNG NGÃI
3.1. Kết quả đo đạt thực nghiệm
3.1.1. Dụng cụ đo
– Để tiến hành đo phổ ứng suất tại công trình ta cần một số thiết bị như sau: thiết bị STS-WiFi bao gồm: base station, Antena, Sensor đo biến dạng, node; Laptop, giấy nhám, keo 2 thành phần A-B, các liên kết gắn Sensor với dầm thép, băng keo cuộn, bút xóa.
3.1.2. Tiến hành đo
– Vị trí đo: Qua khảo sát hiện trạng cầu Trà Khúc (cũ) tỉnh Quảng Ngãi, học viên chọn đo nhịp gần mố (hướng TP. Hồ Chí Minh) để tiến hành đo.
Hình 3.1. Nhịp gần mố cầu Trà Khúc (hướng Tp. Hồ Chí Minh)
– Ta sẽ đo tại những lúc lưu lượng xe lớn nhất là lúc sáng (6h45 – 7h30), Trưa (11h15- 13h), Chiều (4h30 – 5h30). Tiến hành đo như sau:
+ Tiến hành vệ sinh vị trí cần đo bằng cách lấy giấy nhám chà bề mặt vị trí đã chọn để tạo bề mặt phẳng, sau khi cảm thấy bề mặt đã bóng thì lúc đó ta lấy giẻ lau chùi vị trí đo trước khi dán các sensor. Sau khi đã vệ sinh bề mặt vị trí cần đo, ta tiến hành làm dấu các sensor và dán các bu long để giữ các sensor.
Hình 3.2. Các bu long liên kết dầm cầu và sensor
+ Tiếp theo trộn keo hai thành phần A-B dán các bu long liên kết lên dầm cầu, ta tiến hành lắp các Sensor và đo đạc.
 |  |
Hình 3.3. Lắp đặt sensor biến dạng
+ Lắp các Sensor biến dạng lên dầm, gắn các Sensor vào các node, khởi động base station và tiến hành đo.
 |  |
Hình 3.4. Lắp đặt các node và khởi động phần mềm đo
Sau khi tiến hành lắp các sensor lên dầm và khởi động thiết bị đo trên máy tính ta sẽ đo được một biểu đồ như sau:
Hình 3.5. Biểu đồ biến dạng theo thời gian
3.1.3. Xử lý số liệu đo
– Với biều đồ biến dạng của kết cấu do hoạt tải ngẫu nhiên gây ra của Cầu Trà Khúc (cũ) được đo bằng phần mềm STS- wifi:
Hình 3.6. Biểu đồ ứng suất theo thời gian (trong ngày)
3.2. Xây dựng phổ ứng suất
Vì số liệu nhiều nên để đếm được số lần lặp tải ta phải sử dụng phần mềm MathLab để tính toán, ta sẽ lấy những biên độ ứng suất lớn hơn 3,5Mpa và được lập được bảng ứng suất đo trong 1 ngày để tính toán sau này:
Bảng 3.1. Thống kê số chu kỳ lặp tải trong 1 ngày
| Stt | ∆σ (Mpa) | ni | Stt | ∆σ (Mpa) | ni | Stt | ∆σ (Mpa) | ni |
| 1 | 22.8 | 1 | 23 | 7.8 | 2 | 44 | 5.5 | 10 |
| 2 | 20.1 | 1 | 24 | 7.6 | 0.5 | 45 | 5.4 | 6 |
| 3 | 19 | 1 | 25 | 7.5 | 4 | 46 | 5.3 | 2 |
| 4 | 15.1 | 0.5 | 26 | 7.4 | 2 | 47 | 5.2 | 4 |
| 5 | 14.9 | 1 | 27 | 7.3 | 2 | 48 | 5.1 | 4 |
| 6 | 14.7 | 1 | 28 | 7.2 | 1 | 49 | 5 | 4 |
| 7 | 13.1 | 1 | 29 | 7.1 | 4 | 50 | 4.9 | 9.5 |
| 8 | 12.8 | 0.5 | 30 | 7 | 5.5 | 51 | 4.8 | 4 |
| 9 | 12.7 | 2 | 31 | 6.9 | 6 | 52 | 4.7 | 8 |
| 10 | 10.3 | 2 | 32 | 6.8 | 3.5 | 53 | 4.6 | 6 |
| 11 | 10.1 | 2 | 33 | 6.6 | 5 | 54 | 4.5 | 4 |
| 12 | 10 | 1 | 34 | 6.5 | 6 | 55 | 4.4 | 2 |
| 13 | 9.7 | 2 | 35 | 6.4 | 2 | 56 | 4.3 | 4 |
| 14 | 9.6 | 0.5 | 36 | 6.3 | 4 | 57 | 4.2 | 6 |
| 15 | 9.1 | 2 | 37 | 6.2 | 3 | 58 | 4.1 | 9 |
| 16 | 9 | 2 | 38 | 6.1 | 4 | 59 | 4 | 8 |
| 17 | 8.5 | 2 | 39 | 6 | 2 | 60 | 3.9 | 14 |
| 18 | 8.4 | 2 | 40 | 5.9 | 2 | 61 | 3.8 | 10 |
| 19 | 8.3 | 3 | 41 | 5.8 | 3 | 62 | 3.7 | 10 |
| 20 | 8.2 | 4 | 42 | 5.7 | 2 | 63 | 3.6 | 23 |
| 21 | 8.1 | 2 | 43 | 5.6 | 5 | 64 | 3.5 | 23.5 |
| 22 | 7.9 | 1 |
– Từ những số liệu trên, ta lập được phổ ứng suất đo được trong 1 ngày :
Hình 3.7. Phổ ứng suất trong 1 ngày
– Từ bảng thống kê số chu kỳ lặp tải ứng với hiệu biên độ ứng suất trong một ngày, ta sẽ ước tính được số chu kỳ lặp tải tương ứng với biến độ ứng suất đó trong 1 năm, từ đó có thể tính được tổn thương tích lũy của các biên độ ứng suất đó gây ra trên kết cấu trong vòng 1 năm để dự đoán tuổi thọ còn lại của kết cấu.
Bảng 3.2. Thống kê số chu kỳ lặp tải trong 1 năm
| Stt | ∆σ (Mpa) | ni | Stt | ∆σ (Mpa) | ni | Stt | ∆σ (Mpa) | ni |
| 1 | 22.8 | 365 | 23 | 7.8 | 730 | 44 | 5.5 | 3650 |
| 2 | 20.1 | 365 | 24 | 7.6 | 182.5 | 45 | 5.4 | 2190 |
| 3 | 19 | 365 | 25 | 7.5 | 1460 | 46 | 5.3 | 730 |
| 4 | 15.1 | 182.5 | 26 | 7.4 | 730 | 47 | 5.2 | 1460 |
| 5 | 14.9 | 365 | 27 | 7.3 | 730 | 48 | 5.1 | 1460 |
| 6 | 14.7 | 365 | 28 | 7.2 | 365 | 49 | 5 | 1460 |
| 7 | 13.1 | 365 | 29 | 7.1 | 1460 | 50 | 4.9 | 3467.5 |
| 8 | 12.8 | 182.5 | 30 | 7 | 2007.5 | 51 | 4.8 | 1460 |
| 9 | 12.7 | 730 | 31 | 6.9 | 2190 | 52 | 4.7 | 2920 |
| 10 | 10.3 | 730 | 32 | 6.8 | 1277.5 | 53 | 4.6 | 2190 |
| 11 | 10.1 | 730 | 33 | 6.6 | 1825 | 54 | 4.5 | 1460 |
| 12 | 10 | 365 | 34 | 6.5 | 2190 | 55 | 4.4 | 730 |
| 13 | 9.7 | 730 | 35 | 6.4 | 730 | 56 | 4.3 | 1460 |
| 14 | 9.6 | 182.5 | 36 | 6.3 | 1460 | 57 | 4.2 | 2190 |
| 15 | 9.1 | 730 | 37 | 6.2 | 1095 | 58 | 4.1 | 3285 |
| 16 | 9 | 730 | 38 | 6.1 | 1460 | 59 | 4 | 2920 |
| 17 | 8.5 | 730 | 39 | 6 | 730 | 60 | 3.9 | 5110 |
| 18 | 8.4 | 730 | 40 | 5.9 | 730 | 61 | 3.8 | 3650 |
| 19 | 8.3 | 1095 | 41 | 5.8 | 1095 | 62 | 3.7 | 3650 |
| 20 | 8.2 | 1460 | 42 | 5.7 | 730 | 63 | 3.6 | 8395 |
| 21 | 8.1 | 730 | 43 | 5.6 | 1825 | 64 | 3.5 | 8577.5 |
| 22 | 7.9 | 365 |
– Với các số liệu trên ta dễ dàng lập được số chu kỳ lặp tải ứng với các biên độ ứng suất khác nhau trong vòng 1 năm, từ đó lấy số liệu để phân tích, đánh giá tuổi thọ mỏi còn lại của kết cấu :
Hình 3.8. Phổ ứng suất trong 1 năm
3.3. Tuổi thọ công trình cầu Trà Khúc theo phương pháp ứng suất
3.3.1. Đường cong mỏi theo tiêu chuẩn Châu Âu (EC3)
Ta chọn được đường cong mỏi tương ứng với tiết diện dầm chủ cầu Trà Khúc với đường cong mỏi lấy theo tiêu chuẩn Châu Âu EC3 với σC = 50N/mm2. Với những ứng suất nhỏ hơn giới hạn mỏi ∆σL=20 (N/mm2) thì sẽ không gây ra mỏi
Bảng 3.3. Bảng tính tổng số chu kỳ ứng suất
| Stt | ∆σi (N/mm2) | ∆σD (N/mm2) | ∆σL (N/mm2) | m | ni | Ni |
| 1 | 22.8 | 37 | 20 | 5 | 365 | 56273560 |
| 2 | 20.1 | 37 | 20 | 5 | 365 | 105681346 |
– Tính ra tổn thương tích lũy:
=8,43.10-6
Tuổi thọ của cấu kiện theo Palmgren – Miner mở rộng trong 1 năm sẽ là: T=1/Snăm.k= 1/8,43.10-6.1,12=105914 năm.
3.3.2. Đường cong mỏi theo tiêu chuẩn AASHTO
Qua công tác khảo sát hiện trường, ta chọn phân tích theo chi tiết E’có giới hạn độ bền mỏi là 17,9Mpa và đường cong mỏi được thể hiện sau đây:
Hình 3.9. Đường cong mỏi được chọn theo tiêu chuẩn AASHTO
Gọi m là tỷ lệ đường cong mỏi ta có:
= 3,45.
Với những ứng suất nhỏ hơn giới hạn mỏi ∆σL=17,9 (N/mm2) thì sẽ không gây ra mỏi
Bảng 3.4. Bảng tính tổng số chu kỳ ứng suất
| Stt | ∆σi (N/mm2) | ∆σL (N/mm2) | m | ni | Ni |
| 1 | 22.8 | 17,9 | 3,45 | 365 | 15189231 |
| 2 | 20.1 | 17,9 | 3,45 | 365 | 23463057 |
| 3 | 19 | 17,9 | 3,45 | 365 | 28491222 |
– Tính ra tổn thương tích lũy:
=5,24.10-5
Tuổi thọ của cấu kiện theo Palmgren – Miner mở rộng trong 1 năm sẽ là:
T=1/Snăm.k= 1/5,24.10-5.1,12=17039 năm.
3.4. Nhận xét về kết quả
– Sau khi đo đạt và tính toán dự đoán tuổi thọ còn lại của cầu Trà Khúc cũ cho thấy hiện nay cầu không chịu tải trọng mỏi, hay nói cách khác tải trọng khai thác hiện tại rất nhỏ cho nên không gây ra hiệu ứng mỏi cho cầu. Điều này phù hợp với điều kiện khai thác hiện tại với xe con và xe máy.
3.5. Kết luận chương 3
– Đo được biểu đồ ứng suất theo thời gian thực tế của cầu.
– Tính toán được phổ ứng suất thực tế của cầu thông qua phương pháp đếm dòng mưa.
– Tính toán tuổi thọ còn lại của Cầu Trà Khúc (cũ) thông qua phương pháp ứng suất, áp dụng đường cong mỏi theo tiêu chuẩn Châu Âu Euro3 và tiêu chuẩn AASHTO.
KẾT LUẬN
Sau khi tiến hành nghiên cứu lý thuyết kết hợp với đo đạc thực tế hiện trường đi đến được các kết luận sau:
– Đo được biểu đồ ứng suất theo thời gian từ đó xây dựng được phổ ứng suất của cầu trong 1 năm dựa vào phương pháp đếm dòng mưa.
– Luận văn có xét đến việc lựa chọn hệ số nguy hiểm nhất trong quá trình tính toán và phân tích mỏi.
– Dự đoán được tuổi thọ còn lại của cầu Trà Khúc theo phương pháp ứng suất và thông qua mô hình phân tích trên mô hình phần tử hữu hạn.
– Với tải trọng khai thác hiện tại là xe ô tô và xe máy, cầu Trà Khúc không gây ra mỏi.
E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\CONG TRINH GIAO THONG\THAN DUC PHUC
