BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
------------------------------

NGUYỄN LAN

NGHI N Ứ Đ NH GI
Đ NH TẢI
TRỌNG H
H
Ầ TR N
Ở
ẾT
Ả I
Đ NH Ầ

LUẬN ÁN TIẾN Ĩ

Ỹ THUẬT

( Tập phụ lục luận án)

Hà Nội - năm 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
------------------------------

NGUYỄN LAN


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU............................................................................................... 4
Phụ lục 1: MÔ TẢ CÁC MÔ HÌNH HOẠT TẢI THIẾT KẾ TRONG CÁC TIÊU CHUẨN
THIẾT KẾ CẦU. ........................................................................................................................ 7
Phụ lục 2: MÔ TẢ HỆ THỐNG THỬ TẢI CHẨN ĐOÁN KẾT CẤU BridgeLoadTest và
FAPRE ...................................................................................................................................... 17
2.1.

Kiến trúc hệ thống thử tải cầu sử dụng công nghệ không dây: .................................. 17

2.2.

Giới thiệu thiết bị ....................................................................................................... 17

2.3.

Hệ thống đo khoảng cách xe thử tải để vẽ đƣờng ảnh hƣởng đáp ứng theo vị trí xe

thử tải trên cầu ...................................................................................................................... 22
2.3.1.

Giới thiệu thiết bị ................................................................................................ 22

2.3.2.

Chƣơng trình thu nhận xử lý số liệu: .................................................................. 23

2.3.3.

Ứng dụng đo đạc thực tế..................................................................................... 24


3.1.

Giới thiệu thiết bị ....................................................................................................... 30

3.2.

Sơ đồ khối hệ thống đo đạc và chẩn đoán tuổi thọ mỏi ............................................. 30

3.3.

Giao diện và các tính năng chƣơng trình FAPRE ...................................................... 31

3.4.

Kết quả chạy thử nghiệm chƣơng trình ..................................................................... 33

Phụ lục 4: ĐÁNH GIÁ CẮM BIỂN CẦU TRÀ KHÖC CŨ THEO PHƢƠNG PHÁP LRFR 35
4.1.

Bảng tính toán tuổi thọ mỏi theo MBE-2011 ............................................................ 35

4.2.

Kết quả tính toán mô phỏng thử tải ảo kết cấu nhịp cầu Trà Khúc cũ....................... 40

Phụ lục 5: ĐÁNH GIÁ CẦU BTCT DUL NGUYỄN TRI PHƢƠNG, ĐÀ NẴNG THEO
PHƢƠNG PHÁP TÍCH HỢP SỬ DỤNG KẾT QUẢ THỬ TẢI CHẨN ĐOÁN. .................. 44
5.1.

Giới thiệu chung về công trình .................................................................................. 44

5.3.1.

Bố trí cảm biến đo: ............................................................................................. 47

5.3.2.

Đánh giá sơ bộ về các dữ liệu thử nghiệm ......................................................... 50

5.4.

Mô hình PTHH và hiệu chỉnh mô hình dựa vào kết quả thử tải chẩn đoán ............... 54

5.4.1.

Mô hình hóa kết cấu nhịp ................................................................................... 54

5.4.2.

Kết quả hiệu chỉnh mô hình................................................................................ 55

5.4.3.

Đánh giá khả năng chịu tải của cầu: ................................................................... 59

5.4.4.

Phân tích bằng phần mềm WINGEN của hãng BDI-USA. ................................ 60

5.4.5.


6.1.

Giới thiệu chung về công trình .................................................................................. 76

6.1.1.

Vị trí xây dựng .................................................................................................... 76

6.1.2.

Tiêu chuẩn kỹ thuật ............................................................................................ 76

6.1.3.

Mô tả kết cấu cầu ................................................................................................ 76

6.2.

Đo đạc hiện trƣờng .................................................................................................... 78

6.2.1.

Bố trí cảm biến thử tải chẩn đoán cầu. ............................................................... 78

6.2.2.

Một số kết quả từ dữ liệu thử tải......................................................................... 79

6.3.



Kết quả phân tích dữ liệu WIM Dầu Giây bằng chƣơng trình WIMPRO ............... 101

Phụ lục 8: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC MÔ HÌNH TẢI TRỌNG HỢP PHÁP
CHO ĐÁNH GIÁ VÀ CẮM BIỂN TẢI TRỌNG CẦU Ở VIỆT NAM ................................ 110
8.1.

Các đặc trung trung bình thông số các loại xe từ 2 đến 6 trục qua trạm cân Dầu Giây
110

8.2.

Lựa chọn các ứng cử viên mô hình tải trọng xe hợp pháp cho đánh giá và cắm biển

tải trọng cầu ở Việt Nam .................................................................................................... 111
8.3.

Các kết quả tính toán nội lực hoạt tải HL93 và các mô hình xe hợp pháp .............. 114

Phụ lục 9: CÁC KẾT QỦA TÍNH TOÁN PHỔ HIỆU ỨNG TẢI TRỌNG Lmax VÀ HỆ SỐ
TẢI TRỌNG TỪ DỮ LIỆU CÂN ĐỘNG TRẠM CÂN DẦU GIÂY-VIỆT NAM .............. 119
9.1.

Phân tích lƣu lƣợng trung bình ngày ADTT dữ liệu trạm cân động ........................ 119

9.2.

Kết quả tính toán phổ hiệu ứng tải Lmax và hệ số tải trọng tổng quát cho đánh giá cầu

và cắm biển tải trọng sử dụng dữ liệu cân động Dầu Giây, Việt Nam. .............................. 121

Hình 4-1: Quan hệ lƣu lƣợng xe qua cầu và tuổi thọ mỏi còn lại ............................................ 39
Hình 4-2: Quan hệ tải trọng (lọa xe) tính mỏi và hƣ hỏng tích lũy một lần xe chạy qua cầu .. 39
Hình 5-1: Cầu Nguyễn Tri Phƣơng ......................................................................................... 44
Hình 5-2: Mặt cắt ngang cầu Nguyễn Tri Phƣơng .................................................................. 47
Hình 5-3: Bố trí thiết bị và kế hoạch thử tải ............................................................................ 48
Hình 5-4: Thông số tải trọng giữa các trục của xe thử tải ........................................................ 48
Hình 5-5: Gắn thiết bị đo tại đáy dầm vị trí giữa nhịp ............................................................. 49
Hình 5-6: Thu thập dữ liệu thông qua máy tính cá nhân và máy trạm ..................................... 49
Hình 5-7: Tiến hành thử tại làn giữa ........................................................................................ 50
Hình 5-8: Biểu đồ biến dạng dầm G1 và G12 theo vị trí xe thử tải ......................................... 51
Hình 5-9: Biểu đồ biến dạng dầm G2 và G11 theo vị trí xe thử tải ......................................... 51
Hình 5-10: :Biểu đồ biến dạng dầm G3 và G10 theo vị trí xe thử tải ...................................... 52
Hình 5-11: Biểu đồ biến dạng dầm G4 và G9 theo vị trí xe thử tải ......................................... 53
Hình 5-12: Biểu đồ biến dạng dầm G5 và G8 theo vị trí xe thử tải ......................................... 53


2
Hình 5-13: Biểu đồ biến dạng dầm G6 và G7 theo vị trí xe thử tải ........................................ 54
Hình 5-14: Biểu đồ so sánh dữ liệu đo thực tế và mô hình phân tích dầm G1 ......................... 56
Hình 5-15: Biểu đồ so sánh dữ liệu đo thực tế và mô hình phân tích dầm G2 ......................... 56
Hình 5-16: Biểu đồ so sánh dữ liệu đo thực tế và mô hình phân tích dầm G3 ........................ 57
Hình 5-17: Biểu đồ so sánh dữ liệu đo thực tế và mô hình phân tích dầm G4 ........................ 57
Hình 5-18: Biểu đồ so sánh dữ liệu đo thực tế và mô hình phân tích dầm G5 ......................... 58
Hình 5-19: Các mô hình xe hợp pháp cho đánh giá cầu của AASHTO ................................... 61
Hình 6-1: Cầu Phò Nam, xã Hòa Bắc, huyện Hòa Vang, TP. Đà nẵng ................................... 76
Hình 6-2: Mặt cắt ngang cầu Phò Nam ................................................................................... 77
Hình 6-3: Vị trí bố trí cảm biến ................................................................................................ 78
Hình 6-4: Một số hình ảnh đo đạc tại hiện trƣờng ................................................................... 79
Hình 6-5: Ứng suất tĩnh giữa nhịp biên ................................................................................... 80
Hình 6-6: Biểu đồ ứng suất động vị trí giữa nhịp biên khi thắng xe tại vị trí 1/2L ................. 80

Bảng 1-1 : Tóm tắt thông tin các mô hình hoạt tải tiêu chuẩn thiết kế cầu các nƣớc trên thế
giới .............................................................................................................................................. 7
Bảng 5-1: Thông tin cầu Nguyễn Tri Phƣơng .......................................................................... 46
Bảng 5-2: Cực trị biến dạng đƣợc đo ...................................................................................... 54
Bảng 5-3: Mô hình phần tử hữa hạn với mô hình xe thử tải bằng phần mềm WINGEN , hãng
BDI (USA). ............................................................................................................................... 55
Bảng 5-4: Hệ số điều kiện ( C ): ................................................................................................ 60
Bảng 5-5: Hệ số tải trọng.......................................................................................................... 60
Bảng 5-6: Các tĩnh tải thiết kế và sức kháng ............................................................................ 61
Bảng 5-7: Thông số xe hợp pháp Việt Nam cho đánh giá cầu ................................................. 62
Bảng 5-8: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng HL 93 .............................................................. 62
Bảng 5-9: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng xe hợp pháp AASHTO Loại 3 ........................ 63
Bảng 5-10: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng xe hợp pháp AASHTO Loại 3S2 ................. 63
Bảng 5-11: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng xe hợp pháp Việt Nam 3T-VN-TL .............. 63
Bảng 5-12: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng xe hợp pháp Việt Nam 4T-VN-TL .............. 64
Bảng 5-13: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng HL 93 ............................................................ 66
Bảng 5-14: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng xe hợp pháp AASHTO Loại 3 ...................... 66
Bảng 5-15: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng xe hợp pháp AASHTO Loại 3S2 .................. 66
Bảng 5-16: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng xe hợp pháp Việt Nam 3T-VN-TL ............... 67
Bảng 5-17: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng xe hợp pháp Việt Nam 4T-VN-TL ............... 67
Bảng 5-18: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng HL 93 ............................................................ 68
Bảng 5-19L Các hệ số đánh giá tải với tải trọng xe hợp pháp AASHTO Loại 3 ..................... 68
Bảng 5-20: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng xe hợp pháp AASHTO Loại 3S2 .................. 68
Bảng 5-21: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng xe hợp pháp Việt Nam 3T-VN-TL ............... 69
Bảng 5-22: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng xe hợp pháp Việt Nam 4T-VN-TL ............... 69
Bảng 5-23: Tổng hợp so sánh hệ số RF TTGH cƣờng độ mô hình BDI và CSIBridge ........... 70
Bảng 5-24: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng HL 93 ............................................................ 71
Bảng 5-25: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng xe hợp pháp AASHTO Loại 3 ...................... 71
Bảng 5-26: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng xe hợp pháp AASHTO Loại 3S2 .................. 72
Bảng 5-27: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng xe hợp pháp Việt Nam 3T-VN-TL ............... 72

Bảng 6-21: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng đoàn xe H13 .................................................. 94
Bảng 6-22: Các hệ số đánh giá tải với tải trọng đoàn xe H18 ................................................. 94
Bảng 6-23: Các hệ số đánh giá tải với 2 xe 3T-VN-TL cách nhau 10m .................................. 94
Bảng 6-24: Các hệ số đánh giá tải với 2 xe 3T-VN-TL cách nhau 15m .................................. 95
Bảng 6-25: Tổng hợp so sánh hệ số RF mô hình ban đầu và mô hình sau khi cập nhật .......... 95
Bảng 6-26: Bảng tổng hợp tải trọng khai thác an toàn ............................................................ 97
Bảng 6-27: Hƣ hỏng tích lũy do 1 xe chạy qua cầu ................................................................. 98


6
Bảng 6-28: Tuổi thọ mỏi còn lại của dầm chủ ......................................................................... 98
Bảng 6-29: Tuổi thọ mỏi còn lại của dầm ngang ..................................................................... 98
Bảng 6-30: Tuổi thọ mỏi còn lại của dây văng......................................................................... 99
Bảng 7-1: Bảng tổng hợp kết quả xử lý dữ liệu trạm cân động Dầu Giây trong 6 tháng. ..... 109
Bảng 8-1: Thống kê tải trọng xe và tải trục trung bình từ dữ liệu cân động trạm cân Dầu dây
trong 6 tháng của các loại xe quá tải ...................................................................................... 110
Bảng 8-2: Bảng thông kê khoảng cách trục các loại xe quá tải từ dữ liệu cân động .............. 110
Bảng 8-3: Tham số các ứng cử viên mô hình xe hợp pháp ở Việt Nam từ 2- 6 trục............. 111
Bảng 8-4: Tham số các ứng cử viên mô hình xe hợp pháp ở Việt Nam từ dữ liệu Đăng kiểm
................................................................................................................................................ 113
Bảng 8-5: Giá trị momen (kN.m) 1 làn xe hoạt tải HL93 và các mô hình tải hợp pháp ........ 114
Bảng 8-6: Giá trị momen (kN.m) 1 làn xe hoạt tải HL93 và các mô hình tải hợp pháp (tiếp
theo) ........................................................................................................................................ 115
Bảng 8-7: Giá trị lực cắt (kN) 1 làn xe hoạt tải HL93 và các mô hình tải hợp pháp .............. 116
Bảng 8-8: Giá trị lực cắt (kN) 1 làn xe hoạt tải HL93 và các mô hình tải hợp pháp (tiếp theo)
................................................................................................................................................ 117


7


AASHTO LRFD (2007)

Mỹ , năm 2007

1.75

1

1.33

2

H30-VN

22TCN 18-79

Việt Nam, năm 1979

1.4

1

1.3-1

3

HL93-Tandem

AASHTO LRFD [2007]


1.1

1

1

6

H13-VN

22TCN 18-79

Việt Nam, năm 1979

1.4

1

1.3-1

7

S1600-AS08

AS 5100 [2008]

Öc, năm 2008

1.7


Đã bao gồm xung
kích


8

10

HB30-BS

BS 5400 [2006,1978]

Anh , năm 2006

1.3

1.1

Đã bao gồm xung
kích

11

HL93-Truck-VN

22 TCN 272-05

Việt Nam , năm 2005

1.75


1+15.38/(L+38)

14

HS20-44L

AASHTO [1973]

Mỹ , năm 1973

2.86

1

1+15.38/(L+38)

15

H15-44

AASHTO [1973]

Mỹ , năm 1973

2.86

1

1+15.38/(L+38)

18

EURO1-LM2

EUROCODE- 1-2002

Châu Âu, năm 2002

1.35

1

Đã bao gồm xung
kích

19

EURO1-LM1

EUROCODE- 1-2002

Châu Âu, năm 2002

1.35

1

Đã bao gồm xung
kích



HLP420-AS08

AS 5100 [2008]

Öc , năm 2008

1.5

1

1.1

23

OHBD-Lane-81

OHBD [1983]

Ontario, năm 1981

1.4

0.8

1.25


9
24


CAN/CSA-S6-00[2007]

Canađa, năm 2007

1.7

0.9

1.25

27

JTG04-TRUCK

JTG-D62-2004

1.4

1

1.3

28

L20-JAPAN-84(7M)

JSA [1984]

Nhật Bản, năm 1984


1

1.4

31

JTG04-I-LANE

JTG-D62-2004

Trung
2004

1.4

1

1.3

32

HA-1978

BS 5400 [1978]

Anh Quốc, năm 1978

1.5


Châu Âu, năm 2002

1.00

Đã bao gồm xung
kích

EUROCODE- 1-2002

Châu Âu, năm 2002

1.00

Đã bao gồm xung
kích

34

35

36

Euro-LM3-600/150

Euro-LM3-900/150

Euro-LM3-1200/150

Trung



43

44

45

46

Euro-LM3-1500/150

Euro-LM3-1500/200

Euro-LM3-1800/150

Euro-LM3-1800/200

Euro-LM3-2400/200

Euro-LM3-2400/240

Euro-LM3-2400/200/200

Euro-LM3-3000/200

Euro-LM3-3000/240

Euro-LM3-3000/200/200

EUROCODE- 1-2002


EUROCODE- 1-2002

Châu Âu, năm 2002

EUROCODE- 1-2002

Châu Âu, năm 2002

1.35

1.35

1.35

1.35

1.35

1.35

1.35

1.35

1.35

1.35

1.00


Đã bao gồm xung
kích

1.00

Đã bao gồm xung
kích

1.00

Đã bao gồm xung
kích

1.00

Đã bao gồm xung
kích


11

47

48

49

Euro-LM3-3600/200


kích

1.00

Đã bao gồm xung
kích


12

Tỷ số momen các hoạt tải tiêu chuẩn so với HL93
4.00

3.50
HS20-44
H15-44
3.00

H30-XB80
H13-X60
S1600-AS08

Momen/Momen HL93

2.50

T44-AUS92
HA-1978
HA-BS2006



40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

Chiều dài nhịp giản đơn (m)

Hình 1-1: Tỷ lệ momen các mô hình hoạt tải tiêu chuẩn thiết kế cầu các nƣớc so với mô hìnhHL93-Hoa Kỳ.


-20000.00

-40000.00

-60000.00

-80000.00

Hình 1-2: – Biểu đồ Mmax, Mmin chƣa nhận hệ số các mô hình hoạt tải tiêu chuẩn
M1600_AS08_MIN

M1600_AS08_MAX

HA-1978_MIN


OHBD-Truck-81_MIN

OHBD-Truck-81_MAX

OHBD-Lane-81_MIN

OHBD-Lane-81_MAX

EURO1-LM4_MIN

EURO1-LM4_MAX

EURO1-LM1_MIN

EURO1-LM1_MAX

EURO1-LM2_MIN

EURO1-LM2_MAX

HB45-BS_MIN

HB45-BS_MAX

H15-44L_MIN

H15-44L_MAX

H15-44_MIN


S1600-AS08_MIN

S1600-AS08_MAX

H13-VN_MIN

H13-VN_MAX

X60-VN_MIN

X60-VN_MAX

HK80-VN_MIN

HK80-VN_MAX

HL93-Tandem_MIN

HL93-Tandem_MAX

H30-VN_MIN

H30-VN_MAX

HL93-Truck_MIN

HL93-Truck_MAX

Momen , kN.m


Euro-LM3-1500/150
Euro-LM3-1500/200
Euro-LM3-1800/200
Euro-LM3-2400/200

Momen Mmax (kN.m)

4

Euro-LM3-2400/200/200
Euro-LM3-900/150
Euro-LM3-600/150
Euro-LM3-3600/240

3

Euro-LM3-3600/200/200
Euro-LM3-3600/200
Euro-LM3-2400/240
Euro-LM3-1800/150

2

Euro-LM3-3000/200
Euro-LM3-3000/200/200
Euro-LM3-3000/240
1

HL93-Truck

HLP300-AS08
HLP420-AS08
Euro-LM3-1200/150

7

Euro-LM3-1500/150
Euro-LM3-1500/200
6

Euro-LM3-1800/200

Momen Mmax (kN.m)

Euro-LM3-2400/200
Euro-LM3-2400/200/200
5

Euro-LM3-900/150
Euro-LM3-600/150
Euro-LM3-3600/240

4
Euro-LM3-3600/200/200
Euro-LM3-3600/200
Euro-LM3-2400/240

3

Euro-LM3-1800/150

16

BIEU DO LUC CAT Q
3500

HLP300-AS08
HLP420-AS08
Euro-LM3-1200/150

3000

Euro-LM3-1500/150
Euro-LM3-1500/200
Euro-LM3-1800/200

2500

Euro-LM3-2400/200

Luc cat Qmax (kN)

Euro-LM3-2400/200/200
Euro-LM3-900/150
Euro-LM3-600/150

2000

Euro-LM3-3600/240
Euro-LM3-3600/200/200
Euro-LM3-3600/200

Hình 1-5: – Biểu đồ lực cắt max-chiều dài nhịp ,TTGH Cƣờng độ (kN) cho các loại hoạt tải đặc biệt


17

hụ lục 2: MÔ TẢ HỆ THỐNG THỬ TẢI CHẨN Đ

N

ẾT

CẤU BridgeLoadTest và FAPRE
2.1. Kiến trúc hệ thống thử tải cầu sử dụng công nghệ không dây:
Kết cấu nhịp cầu
Node 4

cảm biến
Node 3

Node2
Node 1

Router phát sóng WIFI diện rộng
Laptop
Hình 2-1: Sơ đồ kiến trúc chung hệ thống BridgeLoadTest

2.2.

Giới thiệu thiết bị


Giao diện chƣơng trình


19

Giao diện phần nhập thông tin và thu nhận tín hiệu (với 1 kênh đo)
Code Labview

Khai báo thông tin thiết bị/ kênh đo


20

Khởi động thiết bị và đọc số liệu

Lọc nhiễu và hiển thị biểu đồ theo thời gian

Lưu trữ dữ liệu