Bài giảng Thí nghiệm cầu - Nguyễn Lan

168 trang hoanguyen 3920

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Thí nghiệm cầu - Nguyễn Lan", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_thi_nghiem_cau_nguyen_lan.pdf

Nội dung text: Bài giảng Thí nghiệm cầu - Nguyễn Lan

§¹I HäC §μ N½NG TR¦êNG §¹I HäC B¸CH KHOA KHOA X¢Y DùNG CÇU §¦êNG GV. NGUYÔN LAN BμI GI¶NG M¤N HäC THÝ NGHIÖM CÇU ®μ N½NG, 2007 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 1 of 168
MôC LôC CH¦¥NG 1: KH¸I NIÖM CHUNG VÒ NGHI£N CøU THùC NGHIÖM C¤NG TR×NH X¢Y DùNG CH¦¥NG 2: C¸C PH¦¥NG PH¸P KH¶O S¸T §¸NH GI¸ CHÊT L¦îNG VËT LÖU, C¤NG TR×NH CH¦¥NG 3: DôNG Cô Vμ PH¦¥NG PH¸P §O CHUYÓN VÞ, øNG SUÊT BIÕN D¹NG, DAO §éNG CH¦¥NG 4- THö NGHIÖM CÇU VÝ Dô B¸O C¸O THö T¶I CÇU TμI LIÖU §äC TH£M Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 2 of 168
CHÆÅNG 1 KHAÏI NIÃÛM VÃÖ NGHIÃN CÆÏU THÆÛC NGHIÃÛM 1. Vai troì cuía phæång phaïp nghiãn cæïu thæûc nghiãûm (NCTN) trong xáy dæûng Ngaìy nay trong nhiãöu lénh væûc khoa hoüc kyî thuáût, vai troì NCTN ngaìy caìng âæåüc khàóng âënh nhàòm : + Giaíi quyãút caïc váún âãö vãö cäng nghãû vaì cuía thæûc tãú saín xuáút âoìi hoíi thæûc hiãûn nhanh, hiãûu quaí. + Giaíi quyãút vaì hoaìn thiãûn caïc baìi toaïn maì caïc phwång phaïp lyï thuyãút chæa hoàûc khäng giaíi quyãút âáöy âuí hoàûc chè måïi laì yï tæåíng. * NCTN laì mäüt phæång phaïp caím thuû træûc tiãúp âãø nháûn âæåüc caïc tên hiãûu, thäng tin vaì hçnh aính cuía mäüt hiãûn tæåüng, mäüt sæû váût âæåüc goüi laì âäúi tæåüng nghiãn cæïu. Trong kyî thuáût xáy dæûng, âäúi tæåüng nghiãn cæïu laì váût liãûu xáy dæûng (VLXD), laì kãút cáúu cäng trçnh (KCCT) âaî, âang vaì seî täön taûi. • Âäúi tæåüng taûo nãn âãø nghiãn cæïu coï âàûc træng hçnh hoüc vaì váût liãûu bàòng thæûc thç goüi laì âäúi tæåüng nguyãn hçnh. • Âäúi tæåüng coï caïc âàûc træng hçnh hoüc vaì váût liãûu tuán theo 1 quy luáût tæång tæû váût lyï xaïc âënh thç goüi laì âäúi tæåüng mä hçnh. * Tæì NCTN coï thãø âæa âãún nhæîng kãút luáûn mang tênh qui luáût cuîng nhæ tênh tiãu biãøu âäúi våïi caïc tham säú khaío saït caí vãö cháút læåüng láùn säú læåüng. * NCTN häø tråü cho quaï trçnh tênh toaïn, thiãút kãú, thay thãú âæåüc låìi giaíi cho caïc baìi toaïn âàûc thuì, phæcï taûp maì âi bàòng phæång phaïp lyï thuyãút thç máút quaï nhiãöu thåìi gian hoàûc chæa giaíi quyãút âæåüc. NCTN coï thãø thæûc hiãûn âæåüc caïc nhiãûm vuû cå baín sau : 1. Xaïc âënh, âaïnh giaï khaí nàng laìm viãûc, tuäøi thoü cuía VLXD vaì KCCT + Cäng trçnh træåïc khi âæa vaìo sæí duûng: âaïnh giaï cháút læåüng qua kiãøm tra, kiãøm âënh træûc tiãúp trãn cäng trçnh. Kãút quaí laì mäüt taìi liãûu quan troüng trong häö så nghiãûm thu baìn giao cäng trçnh (âàûc biãût læu yï caïc cäng trçnh xáy dæûng tæì VL âëa phæång hay VL cuî). + Nhæîng cäng trçnh âaî xáy dæûng quaï láu, hãút niãn haûn sæí duûng, cháút læåüng bë giaím yãúu, caïc cäng trçnh coï yãu cáöu sæía chæîa, caíi taûo, thay âäøi cäng nghãû saín xuáút, chæïc nàng sæí duûng + Âaïnh gia ï traûng thaïi, khaí nàng laìm viãûc cuía caïc kãút cáúu cäng trçnh sau caïc sæû cäú (âäüng âáút, chaïy, näø ). Viãûc nghiãn cæïu naìy nhàòm phaït hiãûn vaì âaïnh giaï mæïc âäü hæ hoíng, tæì âoï âæa ra nhæîng nháûn xeït quyãút âënh sæû täön taûi, phaï boí hay gia cäú sæía chæîa phuûc häöi. 2. Nghiãn cæïu âãö xuáút, nghiãn cæïu æïng duûng caïc hçnh thæïc kãút cáúu måïi, kãút cáúu âàûc biãût vaìo viãûc thiãút kãú xáy dæûng cäng trçnh : + Khi nhæîng kãút cáúu xáy dæûng truyãön thäúng khäng coìn phuì håüp, âoìi hoíi thiãút kãú vaì Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 3 of 168 2
xáy dæûng phaíi nghiãn cæïu caïc giaíi phaïp kãút cáúu måïi. Trong træåìng håüp naìy biãûn phaïp âãø tiãún haình tçm kiãúm mäüt loaûi kãút cáúu måïi, phuì håüp laì duìng phæång phaïp NCTN. + Âäi khi cäng trçnh theo mäüt daûng kãút cáúu vaì lyï thuyãút coï sàôn nhæng tuìy thuäüc vaìo qui mä, táöm quan troüng cuía cäng trçnh vaì mæïc âäü chàût cheî cuía lyï thuyãút, cuîng cáön tiãún haình thæûc nghiãûm âãø kiãøm chæïng sæû âuïng âàõn cuía phwång phaïp tênh toïan lyï thuyãút vaì tênh khaí thi cuía cäng trçnh. 3. Nghiãn cæïu vaì phaït hiãûn caïc VLXD måïi, âaïnh giaï cháút læåüng cuía caïc loaûi VLXD âang sæí duûng vaì taïi sæí duûng, caïc loaûi VLXD âëa phæång: 4. Nghiãn cæïu phaït minh nhæîng váún âãö måïi trong khoa hoüc, kyî thuáût chuyãn ngaình, maì nghiãn cæïu lyï thuyãút hoaìn toaìn hoàûc chæa giaíi quyãút âáöy âuí hoàûc âoìi hoíi phaíi coï kãút quaí nghiãn cæïu thæûc nghiãûm âãø kiãøm chæïng. 2. YÏ nghéa cuía traûng thaïi ÆS-BD trong nghiãn cæïu KCCT : • Hiãûn nay viãûc tiãún haình nghiãn cæïu thæûc nghiãûm trong cå hoüc váût liãûu vaì cäng trçnh thæûc cháút laì khaío saït sæû thay âäøi cuía traûng thaïi æïng suáút - biãún daûng (ÆSBD). • Trãn cå såí traûng thaïi ÆSBD daûng måïi coï thãø xaïc âënh âæåüc giaï trë vaì tênh cháút cuía näüi læûc seî hçnh thaình vaì phaït triãøn qua quaï trçnh laìm viãûc cuía âäúi tæång.ü • Traûng thaïi æïng ÆSBD phaín aïnh âáöy âuí traûng thaïi vaì khaí nàng laìm viãûc thæûc tãú cuía âäúi tæåüng khaío saït cuîng nhæ caïc yãúu täú cáúu thaình âäúi tæåüng nhæ váût liãûu, cáúu taûo hoïa hoüc, så âäö kãút cáúu, cäng nghãû chãú taûo vaì ngoaûi læûc taïc duûng Nghiãn cæïu traûng thaïi ÆS-BD cho pheïp giaíi quyãút caïc váún âãö cå baín : + Giaï trë vaì hçnh aính phán bäú näüi læûc trãn täøng thãø âäúi tæåüng khaío saït, tæì âoï giuïp bäú trê váût liãûu vaì cáúu taûo kãút cáúu thêch håüp. + Âaïnh giaï âæåüc khaí nàng,ì mæïc âäü laìm viãûc thæûc tãú cuaí âäúi tæåüng cho pheïp ruït ra caïc tiãu chuáøn âãø kiãøm tra âäü bãön, âäü cæïng, âäü äøn âënh. + Dæû âoaïn âæåüc sæû täön taûi vaì tuäøi thoü cuía cäng trçnh khi trong quaï trçnh thæûc nghiãûm coï tiãún haình khaío saït vaì âo âaûc sæû biãún âäüng vaì täúc âäü phaït triãøn cuía ÆS-BD cuîng nhæ sæû hçnh thaình vaì phaït triãøn khuyãút táût trong quaï trçnh âäúi tæåüng laìm viãûc. + Trong nhiãöu træåìng håüp kãút quaí nghiãn cæïu ÆSBD coìn laì chuáøn mæûc dãø âaïnh giaï sæû âuïng âàõn cuía lyï thuyãút. * Trong nghiãn cæïu thæûc nghiãûm, mæïc âäü chênh xaïc vaì tin cáûy cuía traûng thaïi ÆSBD thæåìng chëu aính hæåíng cuía nhiãuö yãúu täú: 1. Kêch thæåïc vaì säú læåüng âäúi tæåüng khaío saït : Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 4 of 168 3
- Khaío saït trãn âäúi tæåüng nguyãn hçnh thç kãút quaí tênh toaïn ÆSBD nháûn âæåüc laì kãút quaí træûc tiãúp vaì thæûc (khäng qua tênh toaïn chuyãøn âäøi) nhæng säú liãûu thæåìng bë haûn chãú vç âäúi tæåüng khäng nhiãöu. - Khaío saït trãn âäúi tæåüng mä hçnh thç kãút quaí tênh toaïn ÆSBD chè nháûn âæåüc qua mäüt quaï trçnh tênh toaïn chuyãøn âäøi tæång tæû qua caïc hãû säú tyí lãû cuía caïc tham säú âo nãn coï thãø coï sai säú nhoí, dáùn âãún lãûch laûc kãút quaí. Nhæng vç säú læåüng âäúi tæåüng thê nghiãûm nhiãöu, nãn täøng håüp nhiãöu säú liãûu cuîng cho âæåüc säú liãûu âaïng tin cáûy. 2. Hçnh daûng vaì cáúu taûo liãn kãút caïc phán tæí cuía âäúi tæåüng : - Kãút cáúu co ï hçnh daûng âån giaín, ÆSBD thæåìng phán bäú khaï âäöng âãöu trong kãút cáúu, trë säú khäng låïn vaì thæåìng dao âäüng trong miãön âaìn häöi cuía VL, nãn pheïp âo thæåìng khäng coï sai säú âaïng kãø. - Kãút cáúu coï hçnh daïng phæïc taûp hoàûc gheïp tæì nhiãöu phán tæí våïi nhau viãûc khaío saït traûng thaïi ÆSBD coï khoï khàn vç åí âáy sæû phán bäú ÆSBD thæåìng thay âäøi låïn, nhæîng âiãøm lán cáûn nhau coï thãø coï trë säú ráút khaïc nhau (do giai âoaûn laìm viãûc laì âaìn häöi hay biãún daûng deío). 3. Cáúu taûo váût liãûu cuía âäúi tæåüng : Trong thæûc tãú coï nhiãöu loaûi VL coï traûng thaïi ÆSBD khaïc nhau : - Tuyãún tênh - hoaìn toaìn phi tuyãún - Khäng âäöng nhátú trong suäút quaï trçnh chëu taíi - Tuyãún tênh åí giai âoaûn váût liãûu chëu taíi troüng nhoí sau âoï qua mäüt giaï trë âàûc træng xaïc âënh (tuìy thuäüc baín cháút cuía váût liãûu) thç khäng coìn tuyãún tênh næîa. 4. Cäng nghãû chãú taûo âäúi tæåüng : - Chãú taûo bàòng biãûn phaïp âuïc taûi chäù: cäng trçnh bãtäng, thaûch cao - Làõp gheïp tæì caïc phán tæí kãút cáúu âaî chãú taûo sàôn (bãtäng làõp gheïp, kãút cáúu theïp làõp gheïp bàòng haìn, buläng, âinh taïn, ) - Chãú taûo bàòng taûo læûc càng træåïc (bãtäng æïng suáút træåïc) Duì chãú taûo bàòng biãûn phaïp naìo thç cuäúi cuìng trong âäúi tæåüng nghiãn cæïu âãöu täön taûi mäüt traûng thaïi æïng suáút ban âáöu hoàûc æïng suáút træåïc. Muäún xaïc âënh giaï trë vaì quy luáût phán bäú cuía chuïng âãø loaûi træì trong quaï trçnh khaío saït tênh toaïn ÆSBD cuía âäúi tæåüng thç tháût laì khoï khàn. 5. Tênh cháút taïc duûng cuía taíi troüng ngoaìi : - Kãút quaí âo mäüt âäúi tæåüng chëu taïc duûng taíi troüng ténh khaï dãù daìng, âaím baío âæåüc âäü chênh xaïc, säú âo khäng phuû thuäüc thåìi gian, duûng cuû thiãút bë âån giaín. - Khi chëu taíi troüng taïc duûng âäüng, læûc xung kêch thç cäng viãûc âo læåìng phæïc taûp, vç quaï trçnh âo thæûc hiãûn trong mäi træåìng âäüng, phuû thuäüc vaìo thåìi gian laìm aính hæåíng mæïc âäü chênh xaïc cuía säú âo. Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 5 of 168 4
6. Mäi træåìng tiãún haình thê nghiãûm : Muäún coï säú liãûu chênh xaïc thê nghiãûm cáön phaíi thæûc hiãûn trong mäüt mäi træåìng xaïc âënh hoàûc mäi træåìng chuáøn. Nãúu viãûc thê nghiãûm VL hay cäng trçnh chëu aính hæåíng cuía mäi træåìng, âàûc biãût laì nhiãût âäü, âäü áøm laìm nhiãøu loaûn säú âo (VL biãún daûng, duûng cuû âo biãún daûng, ) 3. Biãún daûng cuía KCCT vaì pheïp âo biãún daûng tæång âäúi : Cho âãún nay, kyî thuáût âo læåìng caïc âaûi læåüng cå hoüc, váún âãö âo træûc tiãúp giaï trë cuía æïng suáút trong VL vaì KCCT váùn chæa giaíi quyãút âæåüc. Do âoï trong NCTN khi cáön khaío saït traûng thaïi æïng suáút cuía mäüt âäúi tæåüng âãöu phaíi qua tham säú biãún daûng tæång âäúi ε. - Âäúi våïi VL âaìn häöi (tuyãún tênh) hoàûc VL trong giai âoaûn tuyãún tênh thç viãûc khaío saït dãù daìng vç qui luáût phán bäú ÆS- BD laì hoaìn toaìn âäöng nháút, tyí lãû qua hãû säú : mäâun âaìn häöi E (âäúi tæåüng chëu traûng thaïi ÆS mäüt truûc) hay hãû säú Poisson (âäúi tæåüng chëu traûng thaïi ÆS phàóng) - Khi khaío saït VL khäng tuán theo âënh luáût Hooke hay VL laìm viãûc ngoaìi giåïi haûn âaìn häöi thç viãûc khaío saït nhæ VL âaìn häöi tuyãún tênh laì chæa âáöy âuí maì phaíi khaío saït quy luáût phán bäú cuía ÆS, vç quan hãû ÆSBD laì phi tuyãún. Âäúi våïi træåìng håüp naìy, âãø nháûn âæåüc giaï trë ÆS cuía âäúi tæåüng trãn cå såí cuía säú âo biãún daûng ε, cáön thiãút phaíi dæûa vaìo biãøu âäö quan hãû thæûc nghiãûm ÆSBD khi thê nghiãûm phaï hoaûi máùu VL * Viãûc âo tham säú ε coìn bë nhiãöu haûn chãú do phæång phaïp vaì kyî thuáût âo hiãûn nay váùn chæa âaïp æïng âæåüc caïc yãu cáöu cuía cäng viãûc nghiãn cæïu. Chè âo âæåüc åí låïp VL bãn ngoaìi âäúi tæåüng (khoï khàn âäúi våïi khaío saït biãún daûng khäúi, hoàûc thaình pháön biãún daûng phán bäú theo chiãöu sáu). Tuy váûy viãûc âo giaï trë biãún daûng trãn låïp váût liãûu bãö màût váùn giæî mäüt vai troì quan troüng vaì váùn thoía maîn yãu cáöu thæûc tãú trong khaío saït caïc cäng trçnh xáy dæûng. * Viãûc âo ε cáön læu yï caïc aính hæåíng : 1.Khi co ï caïc yãúu täú cå hoüc bãn ngoaìi khaïc nhau taïc duûng : - Traûng thaïi ténh hoàûc phaït triãøn dáön âãöu (khi chëu tènh taíi, nhiãût âäü ). Khi khaío saït âäúi tæåüng thæûc thç säú læåüng âiãøm âo phaíi âuí låïn vaì âuí mau, phaït sinh váún âãö laìm thãú naìo âãø quïa trçnh âoüc vaì âo våïi säú læåüng låïn maì ngàn ngæìa âæåüc khaí nàng phán bäú laûi biãún daûng trong âäúi tæåüng (do thåìi gian) hoàûc âaûi læåüng nháûn âæåüc taûi caïc âiãøm âo khäng tæång æïng cuìng mäüt trë säú ngoaûi læûc vç phaíi giæî taíi trong mäüt thåìi gian daìi. Âãø khàõc phuûc cáön choün phæång phaïp vaì thiãút bë âo nhanh, äøn âënh. - Traûng thaïi âäüng hoàûc biãún thiãn nhanh (taïc duûng âäüng: va chaûm, näø ) âo phæïc taûp vç noï biãún âäøi nhanh theo thåìi gian. cáön duìng caïc phæång phaïp âo tenzo caím biãún âiãûn tråí, duìng thiãút bë tæû âäüng ghi, 2. Âo trong âiãöu kiãûn VL laìm viãûc åí caïc traûng thaïi khaïc nhau : Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 6 of 168 5
Quaï trçnh laìm viãûc cuía VL tæì giai âoaûn âaìn häöi sang giai âoaûn deío thæåìng ráút ngàõn. • Âäúi våïi caïc kãút cáúu âån giaín ÆS phán bäú tæång âäúi âãöu âàûn, tuán theo âënh luáût Hooke coï thãø duìng caïc tenzomet âån giaín. Tuy váûy pháön låïn kãút cáúu trong cäng trçnh thæåìng phæïc taûp coï quan hãû giæîa biãún daûng theo caïc phæång ráút phæïc taûp thæåìng laìm thay âäøi nhanh sæû phán bäú ÆS trong vuìng khaío saït. Khi âoï VL taûi nhæîng vuìng naìy seî chuyãøn nhanh sang giai âoaûn âaìn-deío hay deío. 3. Âiãöu kiãûn âäúi tæåüng laìm viãûc våïi caïc traûng thaïi ÆS khaïc nhau: - Traûng thaïi ÆS theo mäüt truûc vaì phán bäú âãöu âàûn trãn suäút chiãöu daìi phán tæí (kãút cáúu hãû thanh, kãút cáúu chëu læûc doüc âuïng tám, ) âo seî âån giaín vaì cho säú liãûu tin cáûy. - Traûng thaïi ÆS hai truûc. Taûi mäüt âiãøm trong váût thãø täön taûi ba áøn säú : hai ÆS chênh vaì goïc håüp giæîa hæåïng ÆS chênh våïi mäüt truûc naìo âoï nàòm trong màût phàóng cuía ÆS chênh. Âãø xaïc âënh taûi mäüt vë trê cáön ba pheïp âo (hoàûc bäún, coï mäüt âãø kiãøm tra), thæåìng duìng caïc tenzomet âiãûn tråí. -Traûng thaïi ÆS ba truûc: âo ráút khoï khàn hiãûn váùn chæa coï phæång phaïp hæîu hiãûu. Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 7 of 168 6
CHÆÅNG 2 CAÏC PHÆÅNG PHAÏP KHAÍO SAÏT VAÌ ÂAÏNH GIAÏ CHÁÚT LÆÅÜNG VÁÛT LIÃÛU 1. Caïc nguyãn tàõc chung : Khi nghiãn cæïu traûng thaïi laìm viãûc, khaí nàng chëu læûc, tuäøi thoü cuía caïc âäúi tæåüng cho tháúy yãúu täú aính hæåíng træûc tiãúp âáöu tiãn laì cháút læåüng cuía váût liãûu. Cháút læåüng âoï âæåüc thãø hiãûn qua caïc loaûi cæåìng âäü, tênh cháút vaì säú læåüng caïc khuyãút táût âaî täön taûi hoàûc xuáút hiãûn måïi trong quaï trçnh âäúi tæåüng laìm viãûc. Hiãûn nay, viãûc khaío saït vaì xaïc âënh caïc âàûc træng cå baín cuía VL bàòng thæûc nghiãûm thæåìng âæåüc thæûc hiãûn theo 2 phæång phaïp cå baín: 1.1. Phæång phapï phaï hoaûi máùu vaì láûp biãøu âäö âàûc træng VL: Hçnh daûng vaì kêch thæåïc máùu thæí xaïc âënh tuìy: cáúu taûo VL, muûc âêch nghiãn cæïu, tiãu chuáøn qui phaûm nhaì næåïc. Caïc máùu âæåüc thê nghiãûm tæång æïng våïi traûng thaïi laìm viãûc cuía VL (keïo, neïn, uäún, xoàõn) tàng dáön taíi troüng tæìng cáúp cho âãún khi phaï hoaûi. ÆÏng våïi caïc cáúp taíi pi ta thu âæåüc εi , σi vaì veî âæåüc âæåìng cong biãøu diãùn quan hãû ÆS-BD vaì âæåüc goüi laì biãøu âäö âàûc træng cuía VL, båíi vç qua âoï naìy coï thãø xaïc âënh caïc âàûc træng cå lyï cuía VL . Phæång phaïp phaï hoaûi máùu chëu aính hæåíng træûc tiãúp caïc yãúu täú: 1. Täúc âäü gia taíi 2. Nhiãût âäü mäi træåìng 3. Traûng thaïi æïng suáút taïc duûng 1.2. Phæång phaïp khäng phaï hoaûi vaì láûp biãøu âäö chuyãøn âäøi chuáøn cuía VL Phæång phaïp náöy thæåìng giaíi quyãút hai nhiãûm vuû : 1/ Xaïc âënh cæåìng âäü taûi nhiãöu vë trê khaïc nhau, qua âoï âaïnh giaï âæåüc mæïc âäü âäöng nháút cuía VL. 2/ Phaït hiãûn caïc khuyãtú táût täön taûi bãn trong mäi træåìng VL do quaï trçnh chãú taûo, do aính hæåíng caïc taïc âäüng bãn ngoaìi, hoàûc do taíi troüng . 2. Phæång phaïp khaío saït thæûc nghiãûm VL bã täng 2.1 Xaïc âënh caïc âàûc træng cå-lyï cuía BT bàòng phæång phaïp phaï hoaûi máùu 1/ Thê nghiãûm xaïc âënh cæåìng âäü giåïi haûn chëu neïn : a/ Máùu thæ í : Khäúi láûp phæång hoàûc làng truû âæåüc chãú taûo âäöng thåìi våïi quaï trçnh thi cäng bã täng. Kêch thæåïc máùu, phæång phaïp chãú taûo, baío dæåîng theo Tiãu chuáøn Viãût Nam TCVN 3105 - 1993 . b/ Tiãún haình thê nghiãûm : Thê nghiãûm neïn phaï hoaûi máùu chuáøn 150 x 150 x 150 mm 2 Cæåìng âäü : R = Pph/F (kg/m ) Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 8 of 168 1
Hçnh 2.1. Tæång quan vãö cæåìng âäü chëu neïn cuía bãtäng giæîa máùu hçnh truû vaì hçnh láûp phæång Khi kêch thæåïc máùu khaïc chuáøn phaíi nhán hãû säú chuyãøn âäøi : - Máùu láûp phæång : 100 x 100 x 100 mm - 0,91 200 x 200 x 200 - 1,05 300 x 300 x 300 - 1,10 - Máùu truû ( D x H ) : 71,5 x 143 vaì 100 x 200 mm - 1,16 150 x 300 - 1,20 200 x 400 - 1,24 2/ Thê nghiãûm xaïc âënh cæåìng âäü làng truû, mäâun biãún daûng vaì hãû säú Poisson cuía bã täng: a/ Máùu thæ í : Khäúi làng truû âaïy vuäng, chiãöu cao gáúp 4 láön caûnh âaïy: 100 x 100 x 400 mm ; 150 x 150 x 600 mm ; 200 x 200 x 800 mm b/ Phæång phaïp thê nghiãûm : - Cæå ìng âä ü làng tru û - Mäâun âaìn häöi ban âáöu P ph σ 1 − σ 0 R lt = E 0 = I I F ε 1 − ε 0 - Hãû säú Poisson - Mäâun biãún daûng tæïc thåìi II ε σ − σ µ = i + 1 i I E b = I I ε ε i + 1 − ε i 2.2.Âaïnh giaï cháút læåüng BT bàòng caïc phæång phaïp giaïn tiãúp: Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 9 of 168 2
1/ Nguyãn tàõc chung cuía phæång phaïp : Duìng caïc thiãút bë cå hoüc taûo nãn nhæîng va chaûm træûc tiãúp lãn bãö màût cuía váût liãûu. Khi khaío saït cháút læåüng vaì cæåìng âäü cuía BT phaíi chuï yï âãún caïc yãúu täú thuäüc baín cháút cuía VL laìm aính hæåíng âãún kãút quaí nhæ : ♦ Tênh khäng âäöng nháút vãö cáúu truïc vaì cæåìng âäü cuía BT ♦ Do khaí nàng carbon hoïa låïp váût liãûu ngoaìi theo thåìi gian 2/ Âaïnh giaï cháút læåüng bãtäng bàòng duûng cuû buïa bi (h. 2.2) Laìm saûch bãö màût vuìng thæí coï kêch thæåïc 100 x 100mm. Duìng buïa coï troüng læåüng 300 -400g, âáûp thàóng goïc xuäúng bãö màût cáúu kiãûn, viãn bi se î âãø laûi trãn bãö màût bãtäng mäüt vãút loîm. Quan saït vãút loîm vaì so saïnh våïi biãøu âäö chuáøn coï thãø âæa ra kãút luáûn âënh têng vãö cháút læåüng vaì cæåìng âäü cuía bãtäng. Hçnh 2.2. Buïa bi a. Cáúu taûo; b. Biãøu âäö quan hãû chuáøn giæîa âæåìng kênh vãút loîm vaì cæåìng âäü bãtäng 3/ Xaïc âënh cæåìng âäü cuía BT bàòng buïa bi coï thanh chuáøn (h-2.3) Säú læåüng âiãøm thæí trãn mäùi vuìng cuía cáúu kiãûn khäng êt hån 5 âiãøm., khoaíng caïch giæîa caïc âiãøm thæí trong vuìng âoï laì 30 mm trãn bãö màût váût liãûu vaì 10 mm trãn thanh chuáøn. Âaûi læåüng âàûc træng giaïn tiãúp H cuía cæåìng âäü BT trong vuìng thæí âæåüc xaïc âënh Σd b theo tyí säú sau : H = Σd c Σdb : täøng âæåìng kênh cuía caïc vãút loîm trãn bãö màût bãtäng, [mm] Σdc :täøng âæåìng kênh caïc vãút loîm tæång æïng trãn thanh chuáøn,[mm] Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 10 of 168 3
Hçnh 2.3. Buïa bi cuía thanh chuáøn a. Cáúu taûo; b. Biãøu âäö quan hãû chuáøn giæîa âàûc træng H vaì cæåìng âäü bãtäng c. Thæí âáûp træûc tiãúp trãn bãö màût bãtäng; d. Thæí âáûp nhoì buïa 4/ Âaïnh giaï cæåìng âäü bãtäng bàòng thiãút bë náøy va chaûm a. Så âäö cáúu taûo vaì váûn haình suïng thæí loaûi N (h 2.4) Hçnh 2.4. Så âäö cáúu taûo suïng thæí cháút læåüng bãtäng 1- pittäng truyãön va chaûm, 2- bãö màût bãtäng, 3- voí suïng, 4- kim chè thë, 5- thanh dáùn kim, 6- nuït haîm, 7- truûc dáùn quaí buïa, 8- âéa cæïng, 9- nàõp giæî åí âáöu, 10- voìng cäú âënh, 11- nàõp sau, 12- loì xo neïn, 13- coì suïng, 14- quaí buïa, 15- loì xo giaím cháún, 16- loì xo keïo âáûp, 17- äúng âënh hæåïng, 18- âãûm chàõn buûi, 19- baíng chia vaûch, 20- vêt báût coì, 21- ãcu haîm, 22- chäút coì, 23- loì xo âáøy coì Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 11 of 168 4
b. Phæång phaïp xaïc âënh cæåìng âäü bãtäng bàòng suïng thæí Schmidt ♦ Quaï trçnh xaïc âënh cæåìng âäü cuía bãtäng trãn cäng trçnh bàòng suïng náøy va chaûm âæåüc tiãún haình theo caïc quy âënh trong tiãu ngaình 20 TCN 85 - 03. 2.3.Khaío saït váût liãûu BT bàòng pp thê nghiãûm khäng phaï hoaûi: Caïc phæång phaïp thæí khäng phaï hoaûi váût liãûu âæåüc duìng räüng raîi âãø âaïnh giaï cháút læåüng cuía bãtäng khi khaío saït kãút cáúu cäng trçnh xáy dæûng. Theo caïc nguyãn lyï váût lyï, caïc phæång phaïp nghiãn cæïu khäng phaï hoaûi âæåüc chia thaình hai nhoïm cå baín. 1. Nhoïm thæï nháút Nhoïm naìy bao gäöm caïc phæång phaïp âo maì kãút quaí cho ngay giaï trë cuía tham säú khaío saït, khäng phaíi qua quaï trçnh tênh toaïn trung gian hoàûc so saïnh chuyãøn âäøi chuán.ø Tham säú âo cå baín åí âáy laì khäúi læåüng thãø têch (âäü âàûc chàõc) cuía váût liãûu . Phæång phaïp tiãu biãøu âãø khaío saït cháút læåüng BT thuäüc nhoïm naìy cå baín dæûa trãn hiãûu æïng cuía caïc tia phoïng xaû rången vaì gamma. Näüi dung cuía phæång phaïp thæí : Trong nghiãn cæïu váût liãûu bàòng tia phoïng xaû, âaûi læåüng âàûc træng cho âäü chàût cuía mäi træåìng váût liãûu laì mæïc âäü giaím yãúu hay âäü phán taïn cæåìng âäü nàng læåüng cuía chuìm tia phoïng xaû gamma roüi qua mäi træåìng váût liãûu âoï. Hçnh 2.5. Xaïc âënh âäü chàût bãtäng bàòng phæång phaïp roüi tia a- âo âäü chàût tæìng låïp, b, c- âo âäü chàût trung bçnh caïc låïp, d- âo khi cáúu kiãûn daìy hån 500mm hoàûc chè coï mäüt màût tæû do, e- âo âäü chàût vaì chiãöu daìy cáúu kiãûn 1-nguäön phaït, 2-nguäön thu nàng læåüng phoïng xaû, 3- hæåïng roüi, 4- váût liãûu Khi khaío saït mäüt häùn håüp BT âæåüc âáöm chàût hay BT trong caïc cáúu kiãûn âuïc sàôn hay trãn KCCT, cáön phaíi âàût trong mäi træåìng BT âoï mäüt âáöu phaït trong âoï coï chæïa cháút phoïng xaû vaì mäüt âáöu thu nàng læåüng âàût trãn bãö màût cuía mäi træåìng váût liãûu. Sæû chãnh lãûch cæåìng âäü nàng læåüng âoï cho pheïp suy ra âäü chàût cuía mäi træåìng váût liãûu Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 12 of 168 5
lnI −lnI −µ0 pr 0 nhåì mäúi liãn hãû sau âáy : I =I0 .e − > p= µ0 r Trong âoï : I0 - Cæåìng âäü phaït xaû ban âáöu; I - Cæåìng âäü phaït xaû sau luïc truyãön qua mäi træåìng; p - Âäü chàût cuía mäi træåìng váût liãûu ; r - Khoaíng caïch giæîa nguäön phaït vaì âáöu thu; µ0 - Hãû säú háúp thuû khäúi læåüng cuía cháút phoïng xaû. Khi biãút âäü chàût cuía BT trong kãút cáúu , bàòng mäüt pheïp âo phoïng xaû theo så âäö (h 2.5e), coï thãø xaïc âënh âæåüc kêch thæåïc cuía kãút cáúu âo.ï ln I − ln I r = 0 µ 0 ρ 2. Nhoïm thæï hai: Laì caïc phæång phaïp thê nghiãûm maì säú âo khäng chè thë træûc tiãúp giaï trë cuía tham säú khaío saït, muäún coï âæåüc kãút quaí thæåìng phaíi qua quan hãû chuáøn giæîa tham säú khaío saït vaì säú âoüc trãn thiãút bë âo. Nhoïm naìy gäöm caïc phæång phaïp thê nghiãûm theo nguyãn lyï truyãön soïng ám thanh qua mäi træåìng nhàòm muûc âêch kêch thêch caïc haût váût cháút trong mäi træåìng dao âäüng. Theo caïc thäng säú cuía hiãûn tæåüng dao âäüng naìy vaì sæû lan truyãön cuía dao âäüng trong mäi træåìng coï thãø âaïnh giaï caïc âàûc træng cå - lyï vaì traûng thaïi cuía váût liãûu khaío saït. tiãu biãøu laì phæång phaïp truyãön soïng siãu ám qua mäi træåìng váût liãûu khaío saït. a. Khaïi niãmû vãö phæång phaïp siãu ám Siãu ám laì nhæîng dao âäüng cå hoüc âaìn häöi truyãön âi trong mäi træåìng váût cháút våïi táön säú dao âäüng tæì 20kHz tråí lãn. Do táön säú dao âäüng cao, bæåïc soïng ngàõn nãn siãu ám coï hai âàûc âiãøm cå baín khi âæåüc khai thaïc sæí duûng trong kyî thuáût: • Sæû phaït vaì truyãön soïng qua caïc mäi træåìng váût cháút tuán theo caïc quy luáût quang hçnh hoüc, do âoï coï thãø låüi duûng caïc hiãûn tæåüng phaín xaû, khuïc xaû, nhiãùu xaû âãø táûp trung nàng læåüng cuía soïng siãu ám vaìo mäüt phaûm vi nhoí heûp. • Do táûp trung âæåüc nàng læåüng täúi âa, nãn coï thãø taûo ra mäüt hiãûu æïng måïi laì dao âäüng cuía caïc haût trong mäi træåìng coï soïng siãu ám truyãön qua seî coï biãn âäü dao âäüng låïn. Khi viãûc nghiãn cæïu tiãún haình trãn cå såí säú âo cuía caïc tham säú : ♦ Täúc âäü (hay thåìi gian) truyãön soïng; ♦ Mæïc khuãúch taïn nàng læåüng siãu ám trong mäi træåìng ; ♦ Âäü táûp trung soïng khi ra khoíi mäi træåìng ; Thç seî coï âæåüc caïc kãút luáûn vãö cháút læåüng vaì giaï trë cuía cæåìng âäü BT hoaìn toaìn chênh xaïc. Nhæng cuìng mäüt luïc xaïc âënh caí ba tham säú trãn âáy laì khäng thãø thæûc hiãûn âæåüc. Thæûc tãú cho tháúy, khi chè nghiãn cæïu mäüt yãúu täú cå baín vãö täúc âäü (thåìi gian) Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 13 of 168 6
truyãön ám cuîng coï thãø nháûn âæåüc nhæîng kãút quaí âaïnh giaï âuí âäü chênh xaïc cáön thiãút. b. Så âäö cáúu taûo maïy âo siãu ám qua mäi træåìng bãtäng Nguyãn lyï cå baín cuía maïy âo siãu ám bãtäng âæåüc mä taí trãn så âäö khäúi trong hçnh 2.6a. Hçnh 2.6. Så âäö nguyãn lyï cuía maïy siãu ám vaì kyî thuáût âo a- så âä khäúi maïy siãu ám, b- phæång phaïp âo màût, c- phæång phaïp âo xuyãn Chu trçnh âo âæåüc bàõt âáöu bàòng nhæîng xung phaït ra tæì maïy dao âäüng táön säú 1 Hz (1). Nhæîng xung ban âáöu naìy laìm hoaût âäüng maûch phaït (2) âãø cung cáúp nhæîng xung âiãûn aïp cao haìng nghçn vän âãún âáöu phaït xung siãu ám (3). Xung âiãûn aïp cao kêch thêch caïc táúm piezo trong âáöu phaït vaì taûo ra nhæîng soïng dao âäüng âaìn häöi (xung siãu ám) coï cuìng táön säú dao âäüng cäüng hæåíng våïi caïc tinh thãø trong táúm váût liãûu piezo; vç thãú, táön säú dao âäüng cuía soïng siãu ám phaït ra phuû thuäüc táön säú riãng cuía tinh thãú piezo. Caïc dao âäüng âaìn häöi trong âáöu phaït seî qua màût tiãúp xucï vaì truyãön vaìo mäi træåìng váût liãûu bãtäng. Màût khaïc, mäüt bäü pháûn xung phaït ra tæì maïy (1) qua bäü pháûn chåì MF2; åí âáy, xung bë laìm cháûm mäüt thåìi gian tæì 3 - 12 µs [khoaíng thåìi gian âuí âãø xung âiãûn Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 14 of 168 7
truyãön tæì maïy dao âäüng (1) qua maûch phaït (2) vaì âãún âáöu phaït xung siãu ám] âãø sau âoï âãún bäü pháûn âãúm (7) vaì bàõt âáöu tênh thåìi gian truyãön siãu ám phaït vaìo mäi træåìng. Sau khi caïc dao âäüng âaìn häöi qua khoíi mäi træåìng vaì âi vaìo gàûp caïc táúm piezo trong âáöu thu siãu ám (4), nàng læåüng cå hoüc cuía siãu ám âæåüc biãún thaình tên hiãûu âiãûn. Bäü khuãúch âaûi (5) seî khuãúch âaûi caïc tên hiãûu âiãûn âoï, truyãön âãún baïo cho bäü dáùn tên hiãûu FF (6) thåìi âiãøm siãu ám âaî qua khoíi mäi træåìng âãø ngæìng bäü pháûn âãúm thåìi gian (7). Trong suäút thåìi gian siãu ám lan truyãön qua mäi træåìng bãtäng, nhåì maïy dao âäüng táön säú 10 MHz (8) bäü âãúm hoaût âäüng liãn tuûc cho âãún khi coï tên hiãûu "ngæìng" baïo vãö bäü dáùn (6). Chè säú xuáút hiãûn trãn bäü âeìn 5 säú trãn maïy âãúm thåìi gian (7) chè thë thåìi gian truyãön cuía siãu qua mäi træåìng bãtäng khaío saït tênh bàòng micro -giáy. Ngoaìi ra, bäü pháûn giæî MF1 duìng âãø ngàn caín viãûc tàõt maïy âãúm thåìi gian trong voìng 20µs âáöu tiãn kãø tæì luïc måí maïy vç âáöy laì khoaíng thåìi gian coï thãø xuáút hiãûn caïc tên hiãûu âiãûn trãn bäü dáùn FF (6) do hiãûn tæåüng nhiãùu khi måí maïy. c. Kyî thuáût âo : 1/ Choün âáöu phaït vaì âáöu thu siãu ám : ◊ Âãø coï âæåüc hiãûu æïng lan truyãön soïng siãu ám täút nháút trong mäi træåìng váût liãûu bãtäng thç chiãöu daìi cuía bæåïc soïng cáön phaíi tæång âæång våïi kêch thæåïc haût cuía váût liãûu âäün. Cho nãn, våïi bãtäng coï âæåìng kênh haût cuía váût liãûu âäün âãún 30 mm thç táön säú xung täút nháút laì 150 kHz. Âiãöu âoï cho pheïp xaïc âënh phaûm vi táön säú dao âäüng riãng cuía âáöu doì khi thê nghiãûm váût liãûu bãtäng laì trong giåïi haûn tæì 25 âãún 200kHz; ◊ Khi âo våïi nhæîng khoaíng caïch ngàõn (chuáøn âo 100 kHz; ◊ Khi âo våïi nhæîng khoaíng caïch trung bçnh (chuáøn âo tæì 300 âãún 2000 mm) nãn duìng nhæîng loaûi âáöu doì coï táön säú 60 - 100 kHz; ◊ Khi thæí våïi nhæîng khoaín caïch låïn tæì 2000 - 5000 mm hoàûc låïn hån thæåìng duìng loaûi âáöu do táön säú tháúp 25 kHz. 2. Caïch phán bäú âáöu do : Khi thê nghiãûm bãtäng bàòng phæång phaïp siãu ám, caïc âáöu phaït vaì thu siãu ám coï thãø phán bäú theo hai caïch : ◊ Phán bäú âáöu phaït vaì âáöu thu siãu ám trãn cuìng mäüt màût ngoaìi cuía mäi træåìng váût liãûu, âæåüc goüi laì pheïp âo màût (h.2.10b). ◊ Phán bäú âáu phaït vaì âáöu thu siãu ám âäúi diãûn nhau trãn hai màût song song cuía mäi træåìng váût liãûu hay kãút cáúu, âæåüc goüi laì pheïp âo xuyãn (h.2.10c). 3. Kãút quaí pheïp âo. Khi khaío saït âoìi hoíi phaíi thæûc hiãûn hai pheïp âo : ◊ Chiãöu daìi chuáøn âo hay khoaíng caïch truyãön ám L (m); Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 15 of 168 8
◊ Thåìi gian truyãön xung siãu ám qua mäi træåìng váût liãûu t (µs) L Täúc âäü truyãön siãu ám qua váût liãûu V (m /s) : V = 106 t Täúc âäü lan truyãön siãu ám trong bãtäng sæí duûng trong cäng trçnh thæåìng khoaíng tæì 4000 âãún 4800m/s. d. Xaïc âënh cæåìng âäü chëu neïn cuía bãtäng trãn cå såí täúc âäü truyãön ám. Xaïc âënh cæåìng âäü chëu neïn cuía bãtäng bàòng phæång phaïp siãu ám âæåüc xáy dæûng trãn cå såí mäúi liãn hãû giæîa cæåìng âäü chëu neïn R våïi täúc âäü truyãön xung siãu ám V (hoàûc thåìi gian truyãön ám t). R = f (V) Quan hãû giæîa täúc âäü truyãön soïng siãu ám vaì cæåìng âäü cuía bãtäng chëu aính hæåíng cuía nhiãöu yãúu täú nhæ : ◊ Chuíng loaûi vaì säú læåüng ximàng duìng trong cáúp phäúi bãtäng ; ◊ Daûng, thaình pháön vaì kêch thæåïc låïn nháút cuía haût trong cäút liãûu Cháút phuû gia sæí duûng vaì âäü áøm trong hänù håüp bãtäng Vç thãú, âãø chuyãøn tæì täúc âäü truyãön ám qua cæåìng âäü cuía bãtäng cáön thiãút phaíi xáy dæûng biãøu âäö chuáøn (R - V) bàòng thæûc nghiãûm hoàûc bàòng giaíi têch. e. Phæång phaïp tçm kiãúm vaì xaïc âënh khuyãút táût cuía BT trong cäng trçnh. 1. Phaït hiãûn vaì âo caïc boüt räùng täön taûi trong kãút cáúu bãtäng . Âãø phaït hiãûn caïc khuyãút táût âoï, trong khi tiãún haình caïc pheïp âo siãu ám cáön sæí duûng loaûi âáöu doì coï táön säú riãng cao âãø cho goïc måí beï vaì coï âäü táûp trung nàng læåüng siãu ám låïn. Viãûc xaïc âënh caïc boüt räùng seî thuáûn låüi khi tiãún haình trãn nhæîng pháön tæí kãút cáúu coï hai màût tæû do, luïc naìy caïc pheïp âo siãu ám âãöu phaíi thæûc hiãûn trãn caí hai màût cuía kãút cáúu. Kêch thæåïc ngang täúi thiãøu cuía boüt räùng nàòm theo hæåïng vuäng goïc våïi phæång truyãön soïng vaì âæåüc xaïc âënh nhæ sau : 2 ⎛ td ⎞ dD=+L⎜ ⎟ −1 ⎝ tm ⎠ d - Âæåìng kênh boüt räùng; D - Âæåìng kênh âáöu phaït siãu ám ; L - Chiãöu daìi chuáøn âo; tm- Thåìi gian truyãön siãu ám qua vuìng BT khäng coï khuyãút táût ; td- Thåìi gian truyãön siãu ám qua truûc boüt räùng. 2. Xaïc âënh âäü sáu cuía vãút næït Âãø coï thãø xaïc âënh âæåüc âäü sáu cuía caïc vãút næït xuáút hiãûn trong mäi træåìng bãtäng bàòng phæång phaïp xung siãu ám ; âoìi hoíi vãút næït phaíi thoía maîn caïc âiãöu kiãûn sau : - Vãút næït phaíi måì vaì liãn tuûc, khäng ngàõt quaîng; Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 16 of 168 9
- Âáöu âènh caïc vãút næït phaíi hoaìn toaìn khä raïo. Phæång phaïp I : (h.2.7a) : Tæì kãút quaí âo thåìi gian truyãön ám cuía hai pheïp âo âoï coï thãø tênh âäü sáu cuía vãút næït theo quan hãû sau âáy: 2 L ⎛ t f ⎞ hf = ⎜ ⎟ −1 2 ⎝ tm ⎠ L - Chiãöu daìi chuáøn âo (khoaíng caïch giæîa 2 âáöu doì) tf- Thåìi gian truyãön siãu ám qua vuìng coï vãút næït; tm- Thåìi gian truyãön siãu ám qua vuìng BT khäng coï khuyãút táût. Hçnh 2.7. Âo chiãöu sáu vãút næït bàòng kiãøu âo màût Phæång phaïp II : (h.2.7b) : Khi thæûc hiãûn pheïp âo coï chiãöu daìi chuáøn laì L seî nháûn âæåüc thåìi gian truyãön siãu ám t1 khi thæûc hiãûn pheïp âo thæï hai våïi chiãöu daìi chuáøn 2L seî coï thåìi gian t2. Tæì hai säú âo âoï, xaïc âënh âäü sáu cuía vãút næït nhæ sau : L 4tt22− h = f 2 2 2 t2 −t1 Phæång phaïp III : (h.2.8) : AÏp duûng trãn nhæîng kãút cáúu bãtäng coï hai màût tæû do âäúi diãûn vaì nàòm song song våïi chiãöu daìi vãút næït. Taûi mäüt tiãút diãûn ngang cuía kãút cáúu cáút qua vãút næït, trãn hai caûnh song song våïi vãút næït cuía tiãút diãûn âoï, cuìng dëch chuyãøn caïc âáöu doì trãn caïc vë trê tæång æïng khaïc nhau, kãút quaí nháûn âæåüc laì thåìi gian truyãön siãu ám seî nhæ nhau trong vuìng khäng coï vãút næït coìn nhæîng âiãøm âo trong phaûm vi vãút næït seî cho thåìi gian truyãön låïn dáön khi dëch chuyãøn caïc âáöu doì âãún caïc âiãøm åí xa dáön âènh vãút næït. Dæûng âäö thë biãøu diãùn sæû phuû thuäüc giæîa thåìi gian truyãön siãu ám våïi toüa âäü cuía caïc âiãøm âo seî xaïc âënh âæåüc vë trê âênh cuía vãút næït cáön khaío saït (h.2.8). Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 17 of 168 10
Hçnh 2.8. Âo chiãöu sáu vãút næït theo phæång phaïp âo xuyãn a- vë trê caïc âáöu âo b- âäö thë xaïc âënh âäü sáu vãút næït 3.Phæång phaïp khaío saït cháút luåüng váût liãûu kim loaûi: Theïp vaì håüp kim laì loaûi VL coï cáúu truïc tinh thãø, âæåüc chãú taûo âuïc luyãûn theo cäng nghãû chàût cheî nãn coï cháút læåüng vaì âäü âäöng nháút ráút cao. Caïc âàûc træng cå- lyï cuía mäùi chuíng loaûi theïp vaì håüp kim coï tênh äøn âënh cao trong âiãöu kiãûn laìm viãûc bçnh thæåìng. Vç thãú trong quaï trçnh khaío saïtvaì xáy dæûng kãút cáúu cäng trçnh, viãûc thê nghiãûm bàòng caïc phæång phaïp phaï hoaûi máùu thæí âãø âaïnh giaï cháút læåüng cuía theïp vaì håüp kim qua caïc âàûc træng cå - lyï cuía chuïng chè nhàòm muûc âêch : * Nháûn daûng vaì kiãøm tra chuíng loaûi váût liãûu cuû thãø âãø sæí duûng vaìo cäng trçnh cho phuì håüp våïi yãu cáöu cuía thiãút kãú vaì cáúu taûo; * Xaïc âënh caïc chè tiãu cå - lyï cuía theïp vaì håüp kim khi khäng nàõm âæåüc nguäön gäúc hoàûc âaî bë biãún cháút do aính hæåíng cuía caïc yãúu täú mäi træåìng, âiãöu kiãûn laìm viãûc vaì thåìi gian khai thaïc sæí duûng âãø cung cáúp cho viãûc tênh toaïn thiãút kãú caíi taûo vaì khaío saït kiãøm âënh kãút cáúu cäng trçnh. Ngoaìi ra, viãûc xáy dæûng kãút cáúu cäng trçnh bàòng kim loaûi laì mäüt quaï trinh chãú taûo, làõp näúi, liãn kãút caïc pháön tæí vaì chi tiãút kãút cáúu taûi hiãûn træåìng bàòng caïc biãûn phaïp càõt, khoan, haìn, taïn nhæîng cäng viãûc naìy thæåìng laìm xuáút hiãûn trong kãút cáúu theïp vaì håüp kim nhæîng khuyãút táût nhæ : næït neí, räù, boüt räùng, phán táöng, biãún cháút , aính hæåíng âãún cháút læåüng cuía cäng trçnh. Nhæ váûy, muäún âaïnh giaï âáöy âuí cháút læåüng váût liãûu trong caïc cäng trçnh theïp vaì håüp kim cáön tiãún haình âäöng thåìi caí hai phæång phaïp khaío saït : phæång phaïp phaï hoaûi máùu váût liãûu thæí vaì phæång phaïp thæí khäng phaï hoaûi váût liãûu. 3.1. Phæång phaïp phaï hoaûi máùu váût liãûu thæí Do âàûc âiãøm cáúu taûo vaì cäng nghãû saín xuáút âaî taûo cho kim loaûi coï nhæîng tênh cháút ráút äøn âënh, nãn cäng viãûc thê nghiãmû âãø xaïc âënh caïc âàûc træng cå - lyï cuía chuïng âaî âæåüc quy âënh chàût cheî vaì cuû thãø trong tiãu chuáøn vaì quy phaûm Nhaì næåïc TCVN - Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 18 of 168 11
197-66 vaì 198-66, tæì viãûc choün láúy máùu, hçnh daûng vaì kêch thæåïc hçnh hoüc máùu thæí, phæång phaïp tiãún haình thê nghiãûm vaì caïch xæí lyï kãút quaí. 1/ Thê nghiãûm keïo dæït * Muûc âêch thê nghiãûm: Xaïc âënh caïc âàûc træng då hoüc : Giåïi haûn chaíy σc , giåïi haûn bãön σb , æïng suáút keïo âæït σâ , âäü giaîn daìi tæång âäúi δ, âäü thàõt tæång âäúi ψ. * Phæång phaïp thê nghiãûm: Máùu thæí : Khi thê nghiãûm keïo âæït cáön chãú taûo êt nháút ba máùu váût liãûu thæí coï tiãút diãûn ngang hçnh troìn hoàûc hçnh chæî nháût (deût). Caïc máùu tiãút diãûn troìn coï âæåìng kênh d vaì chiãöu daìi pháön khaío saït cuía máùu lo bàòng nàm hoàûc mæåìi láön âæåìng kênh máùu tuyì thuäüc âiãöu kiãûn thê nghiãûm. Máùu deût thæåìng coï chiãöu räüng b bàòng hai láön chiãöu daìy h cuía máùu (thæåìng laì chiãöu daìy cuía táúm váût liãûu) vaì chiãöu daìi khaío saït lo cuía máùu deût cuîng nhæ quy âënh cuía máùu tiãút diãûn troìn. Máùu âæåüc thæí keïo âæït trãn caïc maïy thê nghiãûm coï cäng suáút choün låïn hån khaí nàng chëu taíi cuía máùy tæì 1,2 âãún 1,4 láön. Læûc keïo máùu âæåüc chia thaình nhiãöu cáúp, giaï trë mäùi cáúp khoaíng (1/10 ÷ 1/15) taíi troüng phaï hoaûi máùu vaì cáön khäúng chãú täúc âäü tàng taíi trung bçnh khi thê nghiãûm tæì 1 âãún 2 kg/cm2/s. Tæång æïng våïi mäùi cáúp taíi tiãún haình âo âäü giaîn daìi ∆l cuía chuáøn âo lo. Våïi quaï trçnh tiãún haình thê nghiãûm naìy hoaìn toaìn coï thãø quan saït âæåüc sæû diãùm biãún vãö mäúi quan hãû giæîa læûc taïc duûng vaì biãún daûng tæång âäúi cuía váût liãûu trong máùu thæí. Xaïc âënh âæåüc mæïc taíi troüng thê nghiãûm qua caïc giai âoaûn laìm viãûc khaïc nhau cuía váût liãûu, trong âoï coï : ◊ Taíi troüng gáy chaíy (Pc), tæång æïng våïi luïc giaï trë læûc taïc duûng khäng thay âäøi, nhæng biãún daûng deío phaït triãøn nhanh. ◊ Taíi troüng cæûc âaûi (Pmax), tæång æïng våïi giaï trë læûc taïc duûng låïn nháút maì máùu chëu âæåüc. ◊ Taíi troüng phaï hoaûi (Pph), tæång æïng våïi giaï trë læûc taïc duûng luïc máùu âæït. Tæì caïc säú âo læûc vaì âäü giaîn daìi coï âæåüc trong thê nghiãûm keïo âæït máùu cho pheïp xaïc âënh caïc chè tiãu sau âáy cuía váût liãûu khaío saït : P σ = c [kg / cm2 ] • Giåïi haûn chaíy σc : c Fo Pmax • Giåïi haûn bãön σb : σ b = Fo Pph • ÆÏng suáút keïo âæït σph : σ ph = Feo Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 19 of 168 12
l k − l o • Âäü giaîn tæång âäúi δ : δ = 100 % l o Fk − Fo • Âäü thàõt tæång âäúi ψ : ψ = 100 % Fo Trong âoï : lk : chiãöu daìi khaío saït khi máùu âæït lo : chiãöu daìi khaío saït ban âáöu cuía máùu Fk : diãûn tich tiãút diãûn eo thàõt cuía máùu khi âæït Fo : diãûn têch tiãút diãûn ngang ban âáöu cuía máùu. 2/ Thê nghiãûm âäü dai va âáûp : UU* Muûc âêch thê nghiãûm Thæí âäü dai va âáûp nhàòm xaïc âënh cæåìng âäü chëu va chaûm vaì khuynh hæåïng phaï hoaûi doìn cuía váût liãûu. Theïp vaì håüp kim chëu taïc duûng cuía læûc xung kêch åí nhiãût âäü tháúp thæåìng bë phaï hoaûi doìn. Âäü dai va âáûp cuía theïp vaì håüp kinh thãø hiãûn qua hãû säú dai xung kêch a : Hçnh 2.9. Hçnh daûng vaì kêch thæåïc máùu thæí Hçnh 2.10. Så âäö thê nghiãûm va âáûp A a = [ kg .m / cm 2 ] F Trong âoï : A : cäng cáön âãø phaï hoaûi máùu [kg.m ] F : diãûn têch tiãút diãûn máùu taûi vë trê phaï hoaûi [ cm2 ] * Phæång phaïp thê nghiãûm Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 20 of 168 13
Máùu thæí : cáön chãú taûo caïc máùu váût liãûu hçnh làng truû coï tkêch thæåïc 10 x 10 x 55mm åí chênh giæîa taûo mäüt raînh ngang hçnh chæî v coï âäü sáu 1mm vaì räüng 2mm (h.2.9). Trãn hçnh 2.10 giåïi thiãûu så âäö laìm viãûc cuía thiãút bë. Máùu thæí âæåüc gaï làõp trãn hai gäúi cuía thiãút bë caïch nhau 40mm vaì caïch tám quay mäüt âoaûn l. Quía buïa náng lãn åí âäü cao H, khi âæåüc giaíi phoïng, buïa råi tæû do quanh tám quay; trãn âæåìng råi buïa gàûp phaíi máùu thæí, âáûp gáùy máùu thæí vaì tiãúp tuûc vàng lãn âäü cao h. Nàng læåüng tiãu thuû hay cäng phaï hoaûi máùu A khi troüng tám C cuía buïa truìng våïi âiãøm va chaûm M cuía buïa âæåüc tênh bàòng : A = P ( H - h ) H : âäü cao xuáút phaït cuía quaí buïa : H = l (1 - cos α) h : âäü cao cuäúi cuìng cuía quaí buïa sau khi phaï hoaûi máùu h = l (1 - cos β) ; α : goïc náng quaí buïa, β : goïc vàng cuía quaí buïa A = Pl (cos β - cos α) våïi træåìng håüp troüng tám C truìng våïi âiãøm va chaûm M : A = Ql1 (cos β - cos α) 3/ Thê nghiãûm moíi cuía váût liãûu : * Muûc âêch thê nghiãûm Thæí moíi nhàòm xaïc âënh âäü bãön moíi cuía theïp vaì håüp kim. Âäü moíi cuía theïp vaì håüp kim laì quaï trçnh phaï hoaûi dáön váût liãûu dæåïi taïc duûng cuía æïng suáút thay âäøi theo chu kyì. ÆÏng suáút låïn nháút maì máùu chëu âæåüc khäng bë phaï hoaûi sau mäüt säú chu kyì xaïc âënh laì tiãu chuáøn âãø âaïnh giaï giåïi haûn bãön moíi cuía kim loaûi. Âäö bãön moíi cuía váût liãûu phuû thuäüc vaìo âäü khäng âäúi xæïng cuía chu kyì æïng suáút thay âäøi (r = pmin / pmax) vaì traûng thaïi æïng suáút taïc duûng. * Phæång phaïp thê nghiãûm : Âãø xaïc âënh âäü bãön moíi cuía mäüt loaûi theïp hoàûc håüp kim cáön tiãún haình thê nghiãûm phaï hoaûi êt nháút laì saïu máùu thæí váût liãûu. Máùu thæí hçnh truû chiãöu daìi 250 mm, d = 8 ÷ 12 mm, troìn , nhàôn boïng. Thê nghiãûm âäü bãön moíi cuía váût liãûu âæåüc tiãún haình våïi traûng thaïi æïng suáút âån tæì så âäö gia taíi keïo - neïn, uäún, xoàõn. Âån giaín nháút thæåìng laì taûo traûng thaïi æïng suáút thay âäøi coï chu kyì âäúi xæïng (r = - 1) nhæ (h.2.11) (h.2.12). Trong thê nghiãûm moíi cáön xaïc âënh hai tham säú laì giaï trë æïng suáút cæûc âaûi pmax taïc duûng vaìo máùu vaì säú chu kyì thay âäøi dáúu cuía æïng suáút cho âãún luïc phaï hoaûi máùu. Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 21 of 168 14
Hçnh 2.11. Så âäö thê nghiãûm moíi theo så âäö cängxän Hçnh 2.12 Så âäö thê nghiãûm moíi uäún theo så âäö dáöm Hai tham säú naìy coï quan hãû máût thiãút våïi nhau âäúi våïi tæìng loaûi váût liãûu , cho nãn trong thê nghiãûm, cáön choün træåïc mäüt tham säú âãø xaïc âënh tham säú kia, thæåìng choün træåïc giaï trë æïng suáút pmax taïc duûng vaìo máùu âãø xaïc âënh säú chu kyì quay N (âäúi våïi theïp pmax ≈ 0,6 σb, kim loaûi maìu vaì håüp kim nheû pmax ≈ 0,4 σb ) Quaï trçnh thê nghiãûm âiãöu chènh pmax,N sao cho trong máùu thæí cuäúi cuìng âaím baío 2 âæåüc giaï trë æïng suáút pmax khäng nhoí thua 200 kg/cm . Säú chu kyì phaï hoaûi giåïi haûn N âäúi våïi theïp xaïc âënh trong khoaíng 5.106 ; våïi kim loaûi maìu 20.106 vaì våïi håüp kim nheû 2.106. Tæì nhæîng càûp säú liãûu nháûn âæåüc seî xáy dæûng âæåüc âäö thë biãùu diãùn mäúi quan hãû giæîa giaï trë æïng suáút cæûc âaûi pmax vaì säú chu kyì phaï hoaûi máùu tæång æïng Ni. Âoï laì âæåìng cong moíi Weler cuía váût liãûu (h.2.13). Hçnh 2.13. Âæåìng cong moíi cuía váût liãûu 3.2 Kiãøm tra cháút læåüng kim loaûi bàòng PP thæí khäng phaï hoaûi VL: Phæång phaïp thê nghiãûm khäng phaï hoaûi âæåüc duìng phäø biãún âãø kiãøm tra cháút læåüng vaì phaït hiãûn caïc khuyãút táût phaït sinh trong quaï trçnh saín xuáút váût liãûu, chãú taûo kãút cáúu vaì khai thaïc sæí duûng cäng trçnh. Caïc phæång phaïp thê nghiãûm khäng phaï hoaûi âæåüc phán thaình caïc nhoïm khaío saït khaïc nhau tuìy thuäüc cå såí váût lyï cuía phæång phaïp: Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 22 of 168 15
* Nhoïm æïng duûng tia phoïng xaû rången, gamma; * Nhoïm æïng duûng soïng ám thanh, siãu ám; * Nhoïm æïng duûng tæì træåìng vaì âiãûn tæí. 1/ ÆÏng duûng sæû chiãúu xaû rången - gamma âãø quan saït KC kim loaûi Khi thàm doì vaì phaït hiãûn caïc khuyãút táût trong KC kim loaûi, âàûc biãût trong mäúi haìn coï thãø duìng phæång phaïp chiãúu chuûp tia rången hoàûc gamma. Muäún phaït hiãûn, xaïc âënh vë trê vaì kêch thæåïc cuía mäüt khuyãút táût nàòm trong kãút cáúu cáön phaíi tiãún haình mäüt hoàûc hai pheïp chuûp tia gamma.(h. 2.14). Hçnh 2.14. Så âäö chuûp tia gamma âãø doì khuyãút táût 1-váût liãûu, 2- khuyãút táût, 3- baín phim, 4- chuìm tia, 5- thanh chuáøn Hçnh 2.15. Caïc loüai thanh khuyãút táût chuáøn a-thanh chuáøn quäúc tãú , b- thanh chuáøn Nga, c- thanh chuáøn Anh, Phap,ï Nháût, d- thanh chuáøn Myî Kêch thæåïc cuía khuyãút táût theo phæång roüi âæåüc xaïc âënh bàòng caïch so saïnh cæåìng âäü täúi cuía khuyãút táût våïi caïc aính khaïc khi roüi tia qua caïc läù chuáøn (coï kêch thæåïc xaïc âënh khaïc nhau) trãn mäüt thanh váût liãûu cuìng loaûi âàût ngay trãn kãút cáúu. Âãø xaïc âënh âäü sáu cuía khuyãút táût trong kãút cáúu cáön tiãún haình hai pheïp chuûp trãn cuìng mäüt táúm phim tæì hai vë trê roüi chuìm tia caïch nhau mäüt âoaûn c vaì cuìng caïch táúm phim mäüt khoaíng F (h. 2.16) Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 23 of 168 16
Hçnh 2.16. Så âäö xaïc âënh Hçnh 2.17. Vë trê khuyãút táût caïc âàûc træng khuyãút táût c F x = c + c ' Khi caïc khuyãút táût trong kãút cáúu coï kêch thæåïc nhæ nhau, nhæng hçnh aính cuía chuïng nháûn âæåüc trãn phim coï thãø coï kêch thæåïc vaì cæåìng âäü täúi khaïc nhau tuìy thuäüc goïc lãûch giæîa hæåïng khuyãút táût våïi hæåïng chuìm tia roüi (h. 2.17). Trong træåìng håüp naìy, âãø xaïc âënh chênh xaïc caïc âàûc træng hçnh hoüc cuía khuyãút táût trong thæûc tãú cáön phaíi thæûc hiãûn hai pheïp roüi chuûp chuìm tia phoïng xaû theo hai hæåïng khaïc nhau. 2/ Phæång phaïp siãu ám trong kim loaûi : Phæång phaïp kiãøm tra cháút læåüng kim loaûi bàòng soïng siãu ám dæûa trãn cå såí nghiãn cæïu quaï trçnh lan truyãön soïng dao âäüng âaìn häöi coï táön säú tæì 0,5 âãún 25 MHz trong mäi træåìng váût liãûu cuía kãút cáúu. Quaï trçnh thæcû hiãûn caïc pheïp kiãøm tra coï thãø theo nhiãöu nguyãn lyï khaïc nhau nhæ : boïng táût, xung âäüi, cäüng hæåíng, täøng tråí vaì dao âäüng tæû do; trong âoï duìng phäø biãún vaì coï hiãûu quaí nháút laì phæång phaïp doì boïng táût vaì phæång phaïp xung ngàõt quaîng. a. Phæång phaïp doì boïng táût (h. 2.18) Hçnh 2.18. Phæång phaïp doì boïng táût Tæì maïy phaït cao táön (1) taûo mäüt âiãûn træåìng thay âäøi truyãön âãún caïc táúm aïp âiãûn Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 24 of 168 17
(piezo) trong âáöu phaït (2) seî taûo ra chuìm siãu ám. Khi chuìm siãu ám âoï truyãön qua saín pháøm hay kãút cáúu khaío saït (6), kãút quaí seî nháûn âæåüc mäüt trong nhæîng træåìng håüp sau : - Nãúu trãn âæåìng dao âäüng khäng gàûp phaíi caïc khuyãút táût thç caïc soïng dao âäüng âaìn häöi seî truyãön thàóng âãún âáöu thu (3). Cæåìng âäü siãu ám nháûn âæåüc åí âáöu thu (3) giaím thua cæåìng âäü cuía chuìm siãu ám phaït ra tæì âáöu phaït (2). Âiãöu naìy cho tháúy, trong quaï trçnh lan truyãön coï sæû máút maït nàng læåüng do hiãûn tæåüng phaín xaû, suy giaím vaì sæû sai lãûch hçnh hoüc. Træåìng håüp kãút cáúu khaío saït coï chiãöu daìy khäng thay âäøi, hai màût âäúi phàóng vaì song song våïi nhau, váût liãûu hoaìn toaìn âäöng nháút, âáöu thu siãu ám (3) âæåüc gàõn chàût vaìo bãö màût kãút cáúu vaì âäöng truûc våïi âáöu phaït (2) thç cæåìng âäü siãu ám thu âæåüc sau khi qua khoíi mäi træåìng åí âáöu (3) háöu nhæ khäng bë suy giaím; kim âäöng häö chè thë (6) chè dao âäüng quanh giaï trë cæåìng âäü phaït ban âáöu (h.2.18a) - Nãúu trãn âæåìng truyãön soïng dao âäüng gàûp phaíi khuyãút táût thç tuìy thuäüc vaìo diãûn têch tiãút diãûn cuía chuìm tia siãu ám, diãûn têch bãö màût phaín chiãúu cuía khuyãút táût vaì khoaíng caïch tæì khuyãút táût âãún màût sau cuía kãút cáúu seî xaíy ra ba khaí nàng nhæ (h.2.18b),(h.2.18c), (h.2.18d). b. Phæång phaïp xung ngàõt quaîng âãø doì khuyãút táût: Hçnh 2.19. Så âäö maïy doì khuyãút táût bàòng xung siãu ám ngàõt quaîng Maïy doì khuyãút táût bàòng xung siãu ám âæåüc duìng ráút räüng raîi trong nghiãn cæïu khaío saït vaì kiãøm âënh caïc kãút cáúu kim loaûi. Trãn hçnh 2.19 trçnh baìy så âäö nguyãn lyï cáúu taûo cuía caïc maïy siãu ám doì khuyãút táût trong kim loaûi gäöm : bäü pháûn phaït soïng cao táön (1) truyãön âãún bäü pháûn taûo xung læåüng ngàõt quaîng (2), tæì âáúy phaït ra nhæîng xung âiãûn trong thåìi gian 1 - 5 micro -giáy, räöi ngæìng phaït vaìi chuûc micro-giáy vaì laûi phaït. Xung âiãûn âæåüc phaït ra sau khi qua táúm aïp âiãûn trong âáöu doì (3) biãún thaình soïng siãu ám cao táön truyãön vaìo mäi træåìng váût liãûu cuía kãút cáúu (4); mäüt pháön nhoí soïng siãu ám khäng truyãön qua âæåüc màût tiãúp xuïc våïi mäi træåìng váût liãuû âaî quay tråí vãö táúm aïp âiãûn trong thåìi gian ngæìng phaït xung, âãø âæåüc biãún thaình âiãûn nàng truyãön âãún bäü khuãúch âaûi tên hiãûu (5) vaì âæåüc chè thë trãn maìn hçnh (6) bàòng mäüt tên hiãûu xung (1). Soïng siãu Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 25 of 168 18
ám truyãön vaìo kãút cáúu âãún gàûp khuyãút táût bãn trong váût liãûu, pháön soïng chaûm phaíi bãö màût cuía khuyãút táût seî phaín xaû tråí laûi caïc táúm aïp âiãûn trong âáöu doì (3) vaì cho tên hiãûu xung khuyãút táût (II) trãn maìn hçnh. Pháön soïng khäng bë khuyãút táût chàõn seî âæåüc truyãön thàóng qua suäút chiãöu daìy cuía mäi træåìng váût liãûu, räöi quay tråí laûi vaì âæåüc chè thë åí vë trê (III) trãn maìn hçnh. Træåìng håüp trong kãút cáúu khäng coï khuyãút táût, trãn maìn hçnh chè täön taûi xung (I) vaì (III); khoaíng caïch cuía hai xung naìy chênh laì âoaûn âæåìng âi cuía siãu ám trong mäi træåìng váût liãûu vaì vç thãú, trong thæûc tãú thiãút bë coìn âæåüc duìng âãø xaïc âënh chiãöu daìy cuaí kãút cáúu kim loaûi. 4. Khaío saït cháút læåüng kãút cáúu bãtäng cäút theïp Khi âaïnh giaï cháút læåüng cuía cäng trçnh BTCT, træåïc tiãn cáön tiãún haình khaío saït riãng leí cháút læåüng cuía tæìng loaûi váût liãûu cáúu thaình. Âoï laì bãtäng vaì cäút theïp. Tuy nhiãn, âäúi våïi cäng trçnh BTCT, cháút læåüng coìn coï thãø bë aính hæåíng tuìy thuäüc vaìo mäüt säú caïc âàûc træng cáúu taûo cäút theïp trong tiãút diãûn cuía kãút cáúu nhæ: ◊ Kêch thæåïc, âæåìng kênh thanh cäút theïp; ◊ Säú læåüng thanh cäút theïp; ◊ Vë trê cäút theïp trong tiãút diãûn vaì chiãöu daìy cuía låïp BT baío vãû. Âãø phaït hiãûn sæû coï màtû cuía cäút theïp vaì xaïc âënh caïc âàûc træng hçnh hoüc cuía noï trong kãút cáúu BTCT coï thãø duìng caïc phæång phaïp chuûp tia rången, gamma hoàûc duìng nhæîng thiãút bë âo chuyãn duìng nhæ maïy doì cäút theïp IC-2, maïy Profometer - 3 4.1. Phæång phaïp chuûp aính bàòng caïc tia phoïng xaû Vê trê, khoaíng caïch, kêch thæåïc âæåìng kênh vaì chiãöu daìy cuía låïp bãtäng baío vãû trong tiãút diãûn coï thãø xaïc âënh bàòng phæång phaïp chuûp tia rången hoàûc gamma theo så âäö trçnh baìy trãn hçnh 2.20. Hçnh 2.20. Så âäö âo âãø xaïc âënh caïc âàûc træng cäút theïp trong kãút cáúu bãtäng cäút theïp Våïi caïc pheïp chuûp hçnh trãn, ta coï âæåüc caïc kêch thæåïc sau: c - Khoaíng caïch dëch chuyãøn cuía nguäön phaït xaû; F - Khoaíng caïch tæì nguäön phaït xaì âãún táúm phim; Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 26 of 168 19
c' - Âoaûn dëch chuyãøn cuía aính cäút theïp trãn phim khi nguäön phaït chuyãøn vë trê; d' - Kêch thæåïc hçnh aính cäút theïp trãn phim. Tæì âoï, coï thãø tênh toaïn kêch thæåïc âæåìng kênh d cuía cäút theïp nàòm trong kãút cáúu theo cäng thæïc: c dd= ' c+ c' Vaì chiãöu daìy cuía låïp bãtäng baío vãû : c d bF= − cc+ '2 4.2. Thiãút bë chuyãn duìng âãø xaïc âënh caïc âàûc træng cuía CT trong BT: Caïc thiãút bë duìng âãø xaïc âënh nhæîng âàûc træng cuía cäút theïp nàòm trong BT (âæåìng kênh, vê trê cuía cäút theïp vaì chiãöu daìy låïp bãtäng baío vãû) âæåüc chãú taûo dæûa trãn hiãûu æïng cuía hiãûn tæåüng caím æïng âiãûn tæì ( hçnh 2.21). Cáúu taûo cå baín cuía caïc thiãút bë naìy (maïy IC-2, Profometer-3, ) laì bäü chuyãøn âäøi caím æïng kiãøu biãún aïp. Bäü chuyãøn âäøi gäöm hai pháön tæí caím biãún (I) vaì (II), chuïng coï cáúu taûo hoaìn toaìn giäúng nhau. Mäùi pháön tæí coï hai cuäün dáy (1) vaì (2) bao quanh hai nhaïnh cuía mäüt loîi sàõt biãún thãú (3) chæî U. Khi caïc cuäün så cáúp trãn hai phánö tæí laì âäöng nháút vaì âæåüc màõc tæång phaín våïi nhau thç âiãûn aïp ra trãn bäü chuyãøn âäøi seî bàòng khäng. Hçnh 2.21. Så âäö nguyãn lyï cuía thiãút bë xaïc âënh caïc âàûc træng cuía cäút theïp Trong pháön tæí caím biãún (I) âàût bãn trong maïy coï bäü pháön cáúu taûo âãø coï thãø laìm thay âäøi âæåüc seïc khaïng tæì bàòng caïch dëch chuyãøn vë trê cuía mäüt vêt sàõt tæì (4) âãún gáön cuäün caím trãn pháøn tæí caím biãún. Vë trê tæång æïng cuía vêt sàõt tæì våïi cuäün caím seî xaïc âënh mæïc âäü máút cán bàòng cuía bäü chuyãøn âäøi, tæïc laì âaûi læåüng cuía sæïc âiãûn âäüng trong cuäün thæï cáúp. Khi thiãút bë âaî âæåüc hiãûu chènh cán bàòng, nãúu dëch chuyãøn pháön tæí caím biãún âáöu âo (II) âãún gáön mäüt thaình cäút theïp nàòng trong bãtäng thç traûng thaïi cán bàòng seî bë phaï vaì giaï trë cuía noï co ï xu hæåïng giaím tháúp, tuìy thuäüc vaìo kêch thæåïc âæåìng kênh cuía thanh cäút theïp vaì khoaíng caïch tæång æïng giæîa âáöu âo (II) våïi thanh cäút theïp naìy. Caïc thiãút bë âo âæåüc chãú taûo theo nguyãn lyï naìy thæåìng âån giaín vaì thuáûn tiãûn cho viãûc sæí duûng trong thæûc tãú. Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 27 of 168 20
CHƯƠNG 3: DỤNG CỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO CHUYỂN VỊ, ỨNG SUẤT-BIẾN DẠNG, ĐO DAO ĐỘNG I- ĐO CHUYỂN VỊ II- ĐO ỨNG SUẤT- BIẾN DẠNG III- ĐO DAO ĐỘNG Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 28 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 29 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 30 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 31 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 32 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 33 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 34 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 35 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 36 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 37 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 38 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 39 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 40 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 41 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 42 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 43 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 44 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 45 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 46 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 47 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 48 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 49 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 50 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 51 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 52 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 53 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 54 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 55 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 56 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 57 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 58 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 59 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 60 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 61 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 62 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 63 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 64 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 65 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 66 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 67 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 68 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 69 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 70 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 71 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 72 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 73 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 74 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 75 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 76 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 77 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 78 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 79 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 80 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 81 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 82 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 83 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 84 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 85 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 86 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 87 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 88 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 89 of 168
Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 90 of 168
VÍ DỤ: BÁO CÁO KẾT QUẢ THỬ TẢI CẦU Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 91 of 168
cÇu ¤ M«n Km 20+600, Quèc lé 91 CÇu ¤ M«n ®−îc x©y dùng t¹i km 20+600 trªn Quèc lé 91. ChiÒu dµi cÇu 99.35m, gåm 5 nhÞp bè trÝ theo s¬ ®å: 2x18,65 + 24,75 + 2x18,65m. CÇu ®−îc thiÕt kÕ cho 2 lµn xe « t« víi chiÒu réng phÇn ®−êng xe ch¹y b»ng 7,5m vµ hai lÒ ®−êng ng−êi ®i 2×1,25m. ChiÒu réng toµn cÇu B =10m. KÕt cÊu nhÞp sö dông dÇm BTCT tiÒn ¸p l¾p ghÐp, chÕ t¹o t¹i x−ëng bª t«ng Ch©u Thíi. Mè trô b»ng BTCT ®óc t¹i chç. HiÖn t¹i, ®Çu cÇu c¾m biÓn cho phÐp xe cã t¶i träng P = 25 tÊn qua cÇu. • C¸c c¨n cø kiÓm ®Þnh: 1- Quy tr×nh kiÓm ®Þnh cÇu trªn ®−êng « t«: 22 - TCN-248-98 2- Quy tr×nh thö nghiÖm cÇu: 22 - TCN-170- 87 3- Quy tr×nh thiÕt kÕ cÇu cèng theo tr¹ng th¸i giíi h¹n: 22 -TCN-18-79 4- C¸c tµi liÖu tham kh¶o: - Tiªu chuÈn kh¶o s¸t thö nghiÖm cÇu cèng (CHuΠ-8-06-87 cña Liªn X« cò) - Quy tr×nh x¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cña kÕt cÊu nhÞp cÇu dÇm BTCT cÇu ®−êng bé cña Céng hoµ Liªn Bang Nga BCH -32-78 - Tiªu chuÈn X©y dùng CÇu vµ cèng (CHuΠ -2-05-03-84 cña Liªn X« cò) - Tiªu chuÈn CÇu §−êng bé cña AASHTO tËp 1, 2 cña phÇn I • Môc ®Ých kiÓm ®Þnh: - §o ®¹c kiÓm tra ®¸nh gi¸ hiÖn tr¹ng cÇu - §o ®¹c tr¹ng th¸i øng suÊt, biÕn d¹ng cña c¸c bé phËn kÕt cÊu chÝnh d−íi t¸c dông cña ho¹t t¶i tÜnh vµ ®éng - X¸c ®Þnh n¨ng lùc chÞu t¶i cña cÇu - KiÕn nghÞ gi¶i ph¸p vµ chÕ ®é qu¶n lý (duy tu, söa ch÷a vµ khai th¸c) - Bæ sung vµo hå s¬ qu¶n lý cÇu Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 92 of 168
2 cÇu « m«n km 20+600 Q.lé 91 L= 99,35m 1865 1865 2475 1865 1865 nhÞp n1 nhÞp n2 nhÞp n3 nhÞp n4 nhÞp n5 MNTB mÆt c¾t ngang nhÞp N1, n2, n4, n5 mÆt c¾t ngang nhÞp N3 1000 1000 125 750 125 125 750 125 DÇm BTCT tiÒn ¸p DÇm BTCT tiÒn ¸p Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 93 of 168 L=18,60m L=24,70m Hå ¤ M«n, ®Þnh cÇu s¬ KiÓm Km 20+600- QL91
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 3 1. kh¶o s¸t 1.1. KÕt cÊu nhÞp 1.1.1. Lan can, ®−êng bé hµnh, mÆt ®−êng xe ch¹y Lan can b»ng BTCT, cét cao 25x25 cao 93cm, bè trÝ c¸ch nhau 1.6m. Tay vÞn 15×15cm. ChÊt l−îng cßn tèt. §−êng bé hµnh b»ng BTCT, réng 125cm, cao 12cm so víi mÆt ®−êng xe ch¹y, chÊt l−îng cßn tèt. MÆt ®−êng xe ch¹y b»ng bª t«ng nhùa dµy trung b×nh 3cm, t−¬ng ®èi b»ng ph¼ng. §é dèc ngang cÇu kh«ng ®¸ng kÓ. C¸c khe co d·n ch−a cã hiÖn t−îng h− háng nhiÒu. 1.1.2. DÇm chñ, dÇm ngang KÕt cÊu nhÞp sö dông dÇm BTCT tiÒn ¸p, chÕ t¹o t¹i Ch©u Thíi, gåm 2 lo¹i sau: NhÞp 1,2 vµ nhÞp 4, 5: L= 18,6m MÆt c¾t ngang gåm 10 dÇm chñ l¾p ghÐp ch÷ T d¹ng bông c¸, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c dÇm b»ng 95cm. ChiÒu cao dÇm t¹i tiÕt diÖn gi÷a nhÞp b»ng 79cm vµ t¹i gèi b»ng 61cm. KÕt cÊu nhÞp cã 3 dÇm ngang, 1 dÇm t¹i gi÷a nhÞp vµ 2 dÇm trªn gèi. C¸c dÇm chñ ®−îc liªn kÕt víi nhau chñ yÕu th«ng qua b¶n BTCT dµy kho¶ng 8cm phñ lªn toµn bé bÒ mÆt c¸c dÇm. Däc theo cæ c¸c dÇm biªn (n¬i tiÕp gi¸p gi÷a s−ên dÇm vµ c¸nh b¶n) thÊy cã c¸c vÕt nøt däc kÐo dµi. NhÞp 3 : L= 24,7m NhÞp 24,70m gåm 10 dÇm chñ ch÷ T cã bÇu dÇm, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c dÇm b»ng 95cm. ChiÒu cao dÇm kh«ng thay ®æi. Cã 5 dÇm ngang. Nh×n chung chÊt l−îng dÇm cßn tèt, liªn kÕt ngang cã yÕu h¬n so víi thiÕt kÕ ban ®Çu (mèi mèi bª t«ng nøt, c¸p ngang bÞ chïng). 1.1.3. Gèi cÇu Gèi cÇu b»ng c¸c tÊm cao su dµy 4cm, hiÖn ®ang khai th¸c b×nh th−êng. 1.2. KÕt cÊu d−íi Mè cÇu d¹ng mè cäc thÐp, vïi trong ®Êt cã kÝch th−íc bÖ lµ 130×150cm, dµi 12m. T−êng c¸nh bÞ nøt vì nhiÒu, ®Æc biÖt t¹i vÞ trÝ hai ®Çu n¬i tiÕp gi¸p gi÷a t−êng c¸nh vµ t−êng th©n. Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 94 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 4 Trô cÇu BTCT kª trªn cäc thÐp ®−êng kÝnh 60 cm. kÝch th−íc bÖ lµ 90×120cm, dµi 12m. Trô còng cã nhiÒu vÕt nøt ë ®¸y vµ hai ®Çu trô. Nh×n chung, mè trô ch−a cã nghiªng lÖch vµ xãi lë. 1.3. ChÊt l−îng vËt liÖu cña c¸c bé phËn kÕt cÊu chñ yÕu C¸c bé phËn kÕt cÊu chñ yÕu cña c«ng tr×nh ®Òu ®−îc tiÕn hµnh kiÓm tra c−êng ®é bª t«ng. ThiÕt bÞ: Sóng b¾n bª t«ng bËt n¶y. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh c−êng ®é bª t«ng (kg/cm2) DÇm chñ nhÞp 18,6m DÇm chñ nhÞp 24,7m Trô Mè 400 410 185 200 Theo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm, c−êng ®é bª t«ng cña kÕt cÊu nhÞp vµ trô mè ®Òu ®¶m b¶o. ChÊt l−îng bª t«ng cäc còng nh− phÇn n»m d−íi ®Êt cña mè kh«ng x¸c ®Þnh ®−îc. 1.4. §−êng hai ®Çu cÇu Ta luy ®−êng ®Çu cÇu ch−a cã hiÖn t−îng sôt lë. HÖ thèng cäc tiªu, biÓn b¸o hiÖu ®Çy ®ñ. 1.5. ¶nh h−ëng cña nh÷ng t¸c nh©n, m«i tr−êng xung quanh ®Õn an toμn vμ khai th¸c c«ng tr×nh. C¸c hiÖn t−îng vÒ dßng ch¶y, giao th«ng thuû còng nh− c¸c t¸c ®éng d©n sinh trong khu vùc kh«ng g©y ¶nh h−ëng ®Õn sù an toµn vµ khai th¸c c«ng tr×nh. Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 95 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 5 2. Thö nghiÖm cÇu C«ng t¸c thö nghiÖm ®−îc thùc hiÖn cho c¸c h¹ng môc: - NhÞp N1: ®o øng suÊt, ®é vâng vµ dao ®éng - NhÞp N3: ®o ®é vâng vµ dao ®éng. - Trô T2: ®o chuyÓn vÞ ®øng vµ ngang cÇu. 2.1. Thö t¶i träng « t« ®øng yªn T¶i träng: Dïng 2 xe t¶i, cã träng l−îng P = 25 tÊn, víi c¸c chØ tiªu nh− sau: - Sè trôc b¸nh xe: 3 - Kho¶ng c¸ch gi÷a tim hai hµng b¸nh xe theo ph−¬ng ngang cÇu: 1,85m - Kho¶ng c¸ch gi÷a trôc tr−íc vµ trôc gi÷a: 3,40m - Kho¶ng c¸ch gi÷a hai trôc sau: 1,30m - Träng l−îng trôc tr−íc: 5,0T - Träng l−îng hai trôc sau: 2×10,0T S¬ ®å t¶i träng vµ c¸c thÕ t¶i ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh vÏ C¸c néi dung ®o: 2.1.1. §o øng suÊt dÇm chñ • TiÕt diÖn: Gi÷a nhÞp • ThiÕt bÞ: - Tensomet ®ßn - M¸y ®o øng biÕn P-3500 • §iÓm ®o: NhÞp N1: 20 ®iÓm ®o - Thí d−íi: DÇm 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 - Thí ®¸y b¶n: DÇm 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 96 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 6 s¬ ®å c¸c thÕ t¶i nhÞp N1 ph−¬ng ngang cÇu thÕ t¶i lÖch t©m 750 50 185 110 185 thÕ t¶i ®óng t©m 750 185 110 185 ph−¬ng däc cÇu 1860/2 1860/2 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 97 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 7 s¬ ®å c¸c thÕ t¶i nhÞp N3 ph−¬ng ngang cÇu thÕ t¶i lÖch t©m 750 50 185 110 185 thÕ t¶i ®óng t©m 750 185 110 185 ph−¬ng däc cÇu L/2=2470/2 L/2=2470/2 2470 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 98 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 8 s¬ ®å bè trÝ thiÕt bÞ ®o nhÞp N1 ®o øng suÊt dÇm chñ t t t t t t t t t t D D D D D D D D D D t,d t,d t,d t,d t,d t,d t,d t,d t,d t,d ®o øng suÊt b¶n mÆt cÇu t t D D ®o ®é vâng v v v v v v v v v v ®o dao ®éng ph−¬ng däc cÇu L/2=1860/2 L/2=1860/2 i t i d v g Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 99 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 9 s¬ ®å bè trÝ thiÕt bÞ ®o nhÞp N3 ®o øng suÊt dÇm chñ t t t t t t t t t t d d d d d d d d d d t,d t,d t,d t,dt,d t,d t,d t,d t,d t,d ®o ®é vâng vvv v v v v v v v ®o dao ®éng ph−¬ng däc cÇu L/2=2470/2 L/2=2470/2 i t i d v ®o chuyÓn vÞ trô gt Ghi chó: T- Tensomet ®ßn; D- TÊm ®iÖn trë I- Indicator G- M¸y ®o dao ®éng GT- §Çu ®o gia tèc trô t2 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 100 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 10 kÕt qu¶ ®o øng suÊt dÇm chñ - nhÞp N1 (L=18,6m) THÕ t¶i 1 §iÓm ®o ThiÕt Sè ®äc σ σ TB 2 2 KÝ hiÖu VÞ trÝ bÞ trung b×nh (kg/cm ) (kg/cm ) T 9.0 31.500 31.850 D1 Thí d−íi dÇm 1 § 92 32.200 T -1.5 -5.250 -5.425 T1 Thí ®¸y b¶n dÇm 1 § -16 -5.600 T 9.5 33.250 33.600 D2 Thí d−íi dÇm 2 § 97 33.950 T -1.5 -5.250 -5.775 T2 Thí ®¸y b¶n dÇm 2 § -18 -6.300 T 10.0 35.000 34.650 D3 Thí d−íi dÇm 3 § 98 34.300 T -1.5 -5.250 -5.775 T3 Thí ®¸y b¶n dÇm 3 § -18 -6.300 T 10.0 35.000 35.700 D4 Thí d−íi dÇm 4 § 104 36.400 T -2.0 -7.000 -6.300 T4 Thí ®¸y b¶n dÇm 4 § -16 -5.600 T 10.0 35.000 35.875 D5 Thí d−íi dÇm 5 § 105 36.750 T -2.0 -7.000 -6.300 T5 Thí ®¸y b¶n dÇm 5 § -16 -5.600 T 10.0 35.000 34.650 D6 Thí d−íi dÇm 6 § 98 34.300 T -2.0 -7.000 -6.125 T6 Thí ®¸y b¶n dÇm 6 § -15 -5.250 T 10.0 35.000 34.300 D7 Thí d−íi dÇm 7 § 96 33.600 T -2.0 -7.000 -6.125 T7 Thí ®¸y b¶n dÇm 7 § -15 -5.250 T 9.5 33.250 32.900 D8 Thí d−íi dÇm 8 § 93 32.550 T -1.5 -5.250 -5.775 T8 Thí ®¸y b¶n dÇm 8 § -18 -6.300 T 9.5 33.250 32.550 D9 Thí d−íi dÇm 9 § 91 31.850 T -1.5 -5.250 -5.425 T9 Thí ®¸y b¶n dÇm 9 § -16 -5.600 T 9.0 31.500 31.675 D10 Thí d−íi dÇm 10 § 91 31.850 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 101 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 11 §iÓm ®o ThiÕt Sè ®äc σ σ TB 2 2 KÝ hiÖu VÞ trÝ bÞ trung b×nh (kg/cm ) (kg/cm ) T -1.5 -5.250 -5.425 T10 Thí ®¸y b¶n dÇm 10 § -16 -5.600 kÕt qu¶ ®o øng suÊt dÇm chñ - nhÞp N1 (L=18,6m) THÕ t¶i 2 §iÓm ®o ThiÕt Sè ®äc σ σ TB 2 2 KÝ hiÖu VÞ trÝ bÞ trung b×nh (kg/cm ) (kg/cm ) T 9.0 31.500 32.200 D1 Thí d−íi dÇm 1 § 94 32.900 T -1.5 -5.250 -5.600 T1 Thí ®¸y b¶n dÇm 1 § -17 -5.950 T 9.5 33.250 33.425 D2 Thí d−íi dÇm 2 § 96 33.600 T -1.5 -5.250 -5.775 T2 Thí ®¸y b¶n dÇm 2 § -18 -6.300 T 10.0 35.000 34.475 D3 Thí d−íi dÇm 3 § 97 33.950 T -1.5 -5.250 -5.775 T3 Thí ®¸y b¶n dÇm 3 § -18 -6.300 T 10.0 35.000 35.350 D4 Thí d−íi dÇm 4 § 102 35.700 T -2.0 -7.000 -6.125 T4 Thí ®¸y b¶n dÇm 4 § -15 -5.250 T 10.0 35.000 35.525 D5 Thí d−íi dÇm 5 § 103 36.050 T -2.0 -7.000 -6.475 T5 Thí ®¸y b¶n dÇm 5 § -17 -5.950 T 10.0 35.000 35.175 D6 Thí d−íi dÇm 6 § 101 35.350 T -2.0 -7.000 -6.300 T6 Thí ®¸y b¶n dÇm 6 § -16 -5.600 T 10.0 35.000 34.125 D7 Thí d−íi dÇm 7 § 95 33.250 T -2.0 -7.000 -6.300 T7 Thí ®¸y b¶n dÇm 7 § -16 -5.600 T 9.5 33.250 33.075 D8 Thí d−íi dÇm 8 § 94 32.900 T -1.5 -5.250 -5.600 T8 Thí ®¸y b¶n dÇm 8 § -17 -5.950 D9 Thí d−íi dÇm 9 T 9.5 33.250 32.900 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 102 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 12 §iÓm ®o ThiÕt Sè ®äc σ σ TB 2 2 KÝ hiÖu VÞ trÝ bÞ trung b×nh (kg/cm ) (kg/cm ) § 93 32.550 T -1.5 -5.250 -5.600 T9 Thí ®¸y b¶n dÇm 9 § -17 -5.950 T 9.0 31.500 31.850 D10 Thí d−íi dÇm 10 § 92 32.200 T -1.5 -5.250 -5.425 T10 Thí ®¸y b¶n dÇm 10 § -16 -5.600 kÕt qu¶ ®o øng suÊt dÇm chñ - nhÞp N1 (L=24.75m) THÕ t¶i 1 §iÓm ®o ThiÕt Sè ®äc σ σ TB 2 2 KÝ hiÖu VÞ trÝ bÞ trung b×nh (kg/cm ) (kg/cm ) T 10.5 36.750 36.575 D1 Thí d−íi dÇm 1 § 104 36.400 T -2.5 -8.750 -9.100 T1 Thí ®¸y b¶n dÇm 1 § -27 -9.450 T 10.0 35.000 35.875 D2 Thí d−íi dÇm 2 § 105 36.750 T -2.5 -8.750 -8.925 T2 Thí ®¸y b¶n dÇm 2 § -26 -9.100 T 10.0 35.000 35.350 D3 Thí d−íi dÇm 3 § 102 35.700 T -2.5 -8.750 -8.750 T3 Thí ®¸y b¶n dÇm 3 § -25 -8.750 T 10.0 35.000 34.650 D4 Thí d−íi dÇm 4 § 98 34.300 T -2.5 -8.750 -8.750 T4 Thí ®¸y b¶n dÇm 4 § -25 -8.750 T 9.5 33.250 33.425 D5 Thí d−íi dÇm 5 § 96 33.600 T -2.5 -8.750 -8.225 T5 Thí ®¸y b¶n dÇm 5 § -22 -7.700 T 9.0 31.500 31.325 D6 Thí d−íi dÇm 6 § 89 31.150 T -2.5 -8.750 -7.875 T6 Thí ®¸y b¶n dÇm 6 § -20 -7.000 T 8.5 29.750 29.400 D7 Thí d−íi dÇm 7 § 83 29.050 T -2.0 -7.000 -7.525 T7 Thí ®¸y b¶n dÇm 7 § -23 -8.050 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 103 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 13 §iÓm ®o ThiÕt Sè ®äc σ σ TB 2 2 KÝ hiÖu VÞ trÝ bÞ trung b×nh (kg/cm ) (kg/cm ) T 7.5 26.250 26.425 D8 Thí d−íi dÇm 8 § 76 26.600 T -2.0 -7.000 -6.650 T8 Thí ®¸y b¶n dÇm 8 § -18 -6.300 T 6.5 22.750 23.975 D9 Thí d−íi dÇm 9 § 72 25.200 T -2.0 -7.000 -5.950 T9 Thí ®¸y b¶n dÇm 9 § -14 -4.900 T 6.0 21.000 21.000 D10 Thí d−íi dÇm 10 § 60 21.000 T -1.5 -5.250 -5.075 T10 Thí ®¸y b¶n dÇm 10 § -14 -4.900 kÕt qu¶ ®o øng suÊt dÇm chñ - nhÞp N1 (L=24.75m) THÕ t¶i 2 §iÓm ®o ThiÕt Sè ®äc σ σ TB 2 2 KÝ hiÖu VÞ trÝ bÞ trung b×nh (kg/cm ) (kg/cm ) T 8.0 28.000 28.350 D1 Thí d−íi dÇm 1 § 82 28.700 T -2.0 -7.000 -7.175 T1 Thí ®¸y b¶n dÇm 1 § -21 -7.350 T 8.5 29.750 29.225 D2 Thí d−íi dÇm 2 § 82 28.700 T -2.0 -7.000 -7.350 T2 Thí ®¸y b¶n dÇm 2 § -22 -7.700 T 8.5 29.750 30.100 D3 Thí d−íi dÇm 3 § 87 30.450 T -2.0 -7.000 -7.875 T3 Thí ®¸y b¶n dÇm 3 § -25 -8.750 T 9.0 31.500 31.150 D4 Thí d−íi dÇm 4 § 88 30.800 T -2.0 -7.000 -7.875 T4 Thí ®¸y b¶n dÇm 4 § -25 -8.750 T 9.5 33.250 32.725 D5 Thí d−íi dÇm 5 § 92 32.200 T -2.0 -7.000 -8.050 T5 Thí ®¸y b¶n dÇm 5 § -26 -9.100 T 9.5 33.250 32.550 D6 Thí d−íi dÇm 6 § 91 31.850 T6 Thí ®¸y b¶n dÇm 6 T -2.0 -7.000 -8.050 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 104 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 14 §iÓm ®o ThiÕt Sè ®äc σ σ TB 2 2 KÝ hiÖu VÞ trÝ bÞ trung b×nh (kg/cm ) (kg/cm ) § -26 -9.100 T 9.0 31.500 30.975 D7 Thí d−íi dÇm 7 § 87 30.450 T -2.0 -7.000 -8.225 T7 Thí ®¸y b¶n dÇm 7 § -27 -9.450 T 8.5 29.750 29.925 D8 Thí d−íi dÇm 8 § 86 30.100 T -2.0 -7.000 -7.525 T8 Thí ®¸y b¶n dÇm 8 § -23 -8.050 T 8.5 29.750 30.100 D9 Thí d−íi dÇm 9 § 87 30.450 T -2.0 -7.000 -7.350 T9 Thí ®¸y b¶n dÇm 9 § -22 -7.700 T 8.0 28.000 28.350 D10 Thí d−íi dÇm 10 § 82 28.700 T -2.0 -7.000 -6.825 T10 Thí ®¸y b¶n dÇm 10 § -19 -6.650 2.1.2. §o ®é vâng dÇm chñ • TiÕt diÖn: Gi÷a nhÞp • ThiÕt bÞ: - Vâng kÕ (V) - Indicator (I) • §iÓm ®o: NhÞp N1 - 10 ®iÓm ®o: DÇm 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 NhÞp N2 - 10 ®iÓm ®o: DÇm 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 kÕt qu¶ ®o ®é vâng - nhÞp N1 (L=18,6m) ThÕ t¶i 1 §iÓm ®o Sè ®äc trung b×nh §é vâng (mm) KÝ hiÖu VÞ trÝ V (Ii+Ij)/2 V1 Gi÷a nhÞp dÇm 1 931 127 8.04 V2 Gi÷a nhÞp dÇm 2 996 136 8.60 V3 Gi÷a nhÞp dÇm 3 1024 132 8.92 V4 Gi÷a nhÞp dÇm 4 1074 139 9.35 V5 Gi÷a nhÞp dÇm 5 1094 134 9.60 V6 Gi÷a nhÞp dÇm 6 1065 127 9.38 V7 Gi÷a nhÞp dÇm 7 1021 118 9.03 V8 Gi÷a nhÞp dÇm 8 998 116 8.82 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 105 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 15 V9 Gi÷a nhÞp dÇm 9 948 110 8.38 V10 Gi÷a nhÞp dÇm 10 898 107 7.91 kÕt qu¶ ®o ®é vâng - nhÞp N1 (L=18,6m) ThÕ t¶i 2 §iÓm ®o Sè ®äc trung b×nh §é vâng (mm) KÝ hiÖu VÞ trÝ V (Ii+Ij)/2 V1 Gi÷a nhÞp dÇm 1 930 119 8.11 V2 Gi÷a nhÞp dÇm 2 973 121 8.45 V3 Gi÷a nhÞp dÇm 3 1017 128 8.89 V4 Gi÷a nhÞp dÇm 4 1057 131 9.26 V5 Gi÷a nhÞp dÇm 5 1086 138 9.48 V6 Gi÷a nhÞp dÇm 6 1065 125 9.40 V7 Gi÷a nhÞp dÇm 7 1053 120 9.33 V8 Gi÷a nhÞp dÇm 8 1013 113 9.00 V9 Gi÷a nhÞp dÇm 9 962 108 8.54 V10 Gi÷a nhÞp dÇm 10 907 104 8.03 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 106 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 16 kÕt qu¶ ®o ®é vâng - nhÞp N2 (L=24,7m) ThÕ t¶i 1 §iÓm ®o Sè ®äc trung b×nh §é vâng KÝ hiÖu VÞ trÝ V (Ii+Ij)/2 (mm) V1 Gi÷a nhÞp dÇm 1 1133 146 9.87 V2 Gi÷a nhÞp dÇm 2 1133 143 9.90 V3 Gi÷a nhÞp dÇm 3 1099 131 9.68 V4 Gi÷a nhÞp dÇm 4 1064 127 9.37 V5 Gi÷a nhÞp dÇm 5 1010 117 8.93 V6 Gi÷a nhÞp dÇm 6 940 105 8.35 V7 Gi÷a nhÞp dÇm 7 901 103 7.98 V8 Gi÷a nhÞp dÇm 8 818 92 7.26 V9 Gi÷a nhÞp dÇm 9 728 86 6.42 V10 Gi÷a nhÞp dÇm 10 651 82 5.69 kÕt qu¶ ®o ®é vâng - nhÞp N2 (L=24,7m) ThÕ t¶i 2 §iÓm ®o Sè ®äc trung b×nh §é vâng KÝ hiÖu VÞ trÝ V (Ii+Ij)/2 (mm) V1 Gi÷a nhÞp dÇm 1 836 101 7.35 V2 Gi÷a nhÞp dÇm 2 898 111 7.87 V3 Gi÷a nhÞp dÇm 3 960 118 8.42 V4 Gi÷a nhÞp dÇm 4 1007 128 8.79 V5 Gi÷a nhÞp dÇm 5 1035 136 8.99 V6 Gi÷a nhÞp dÇm 6 1034 137 8.97 V7 Gi÷a nhÞp dÇm 7 991 125 8.66 V8 Gi÷a nhÞp dÇm 8 942 115 8.27 V9 Gi÷a nhÞp dÇm 9 907 108 7.99 V10 Gi÷a nhÞp dÇm 10 854 102 7.52 KÕt qu¶ ®o ®é vâng (mm) - nhÞp N1 (l=18,70m) – do tÜnh t¶i DÇm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 §.V 8.5 8.21 8.05 7.92 7.89 8.95 8.06 8.11 8.15 8.34 kÕt qu¶ tÝnh ®é vâng (mm) - nhÞp N2 (l=24,70m) – do tÜnh t¶i DÇm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 §.V 9.2 8.64 8.45 8.29 8.23 8.21 8.56 8.72 8.75 8.90 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 107 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 17 2.2. Thö t¶i träng ®éng §o tÇn sè dao ®éng riªng vµ hÖ sè ®éng lùc häc • ThiÕt bÞ: - Dao ®éng kÕ • §iÓm ®o: 2 ®iÓm ®o - Gi÷a nhÞp dÇm sè 1 nhÞp N1 - Gi÷a nhÞp dÇm sè 1 nhÞp N2 • T¶i träng: Xe t¶i, P =25 tÊn • Tèc ®é xe ch¹y: V= 20,30,40km/h kÕt qu¶ ®o ®éng NhÞp K® = (1+μ) ω (Hz) N1 1,20 4,0 N2 1,09 3,6 NhÞp N1: - HÖ sè xung kÝch víi tèc ®é trung b×nh 40 km/h: (1+μ) = 1,20 - TÇn sè dao ®éng riªng: ω = 4,0 Hz NhÞp N2 - HÖ sè xung kÝch víi tèc ®é trung b×nh 40 km/h: (1+μ) = 1,09 - TÇn sè dao ®éng riªng: ω = 3,9 Hz §o chuyÓn vÞ trô Cho xe h·m t¹i c¸c vÞ trÝ, trô cÇn ®o • ThiÕt bÞ: - m¸y STA-830 • §iÓm ®o: 2 ®iÓm ®o Trô: Trô T2 kÕt qu¶ ®o chuyÓn vÞ trô §iÓm ®o ChuyÓn vÞ (mm) KÝ hiÖu VÞ trÝ Th¼ng ®øng Däc cÇu Ngang cÇu IT2 Trô T2 0.042 0.554 0.055 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 108 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 18 3. KiÓm to¸n • T¶i träng tÝnh: 2 xe t¶i, P = 25 tÊn. • TiÕt diÖn: Gi÷a nhÞp • ThÕ t¶i: ThÕ t¶i 1 3.1. X¸c ®Þnh ¶nh h−ëng cña liªn kÕt ngang ®Õn sù ph©n phèi t¶i träng gi÷a c¸c dÇm chñ. kÕt qu¶ tÝnh hÖ sè ph©n phèi ngang - nhÞp N1 (L=18,6m) ThÕ t¶i 1 DÇm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TÝnh 0.188 0.195 0.201 0.207 0.209 0.208 0.205 0.198 0.190 0.180 §o 0.185 0.197 0.206 0.201 0.215 0.205 0.198 0.195 0.187 0.169 kÕt qu¶ tÝnh hÖ sè ph©n phèi ngang - nhÞp N1 (L=18,6m) ThÕ t¶i 2 DÇm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TÝnh 0.185 0.193 0.201 0.207 0.211 0.211 0.207 0.201 0.193 0.185 §o 0.180 0.187 0.208 0.211 0.214 0.205 0.201 0.209 0.203 0.192 kÕt qu¶ tÝnh hÖ sè ph©n phèi ngang - nhÞp N2 (L=24,7m) ThÕ t¶i 1 DÇm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TÝnh 0.235 0.233 0.230 0.224 0.216 0.204 0.189 0.173 0.156 0.139 §o 0.231 0.229 0.233 0.227 0.201 0.205 0.196 0.185 0.152 0.134 kÕt qu¶ tÝnh hÖ sè ph©n phèi ngang - nhÞp N2 (L=24,7m) ThÕ t¶i 2 DÇm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TÝnh 0.184 0.193 0.202 0.208 0.212 0.212 0.208 0.202 0.193 0.184 §o 0.182 0.195 0.204 0.205 0.208 0.214 0.211 0.205 0.192 0.183 KÕt qu¶ so s¸nh cho thÊy d¹ng biÓu ®å ph©n phèi t¶i träng theo ph−¬ng ngang gi÷a c¸c dÇm chñ t−¬ng ®èi phï hîp víi kÕt qu¶ tÝnh to¸n lý thuyÕt. Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 109 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 19 3.2. TÝnh øng suÊt dÇm chñ do t¶i träng thö KÕt qu¶ tÝnh øng suÊt dÇm chñ nhÞp N1 (l=18,6m) §iÓm ®o øng suÊt (kg/cm2) KÝ hiÖu VÞ trÝ ThÕ t¶i 1 ThÕ t¶i 2 D1 Thí d−íi dÇm 1 35.636 35.115 T1 Thí ®¸y b¶n dÇm 1 -6.170 -6.080 D2 Thí d−íi dÇm 2 37.083 36.725 T2 Thí ®¸y b¶n dÇm 2 -6.420 -6.358 D3 Thí d−íi dÇm 3 38.246 38.184 T3 Thí ®¸y b¶n dÇm 3 -6.621 -6.611 D4 Thí d−íi dÇm 4 39.325 39.370 T4 Thí ®¸y b¶n dÇm 4 -6.808 -6.816 D5 Thí d−íi dÇm 5 39.654 40.023 T5 Thí ®¸y b¶n dÇm 5 -6.865 -6.929 D6 Thí d−íi dÇm 6 39.504 40.023 T6 Thí ®¸y b¶n dÇm 6 -6.839 -6.929 D7 Thí d−íi dÇm 7 38.824 39.370 T7 Thí ®¸y b¶n dÇm 7 -6.722 -6.816 D8 Thí d−íi dÇm 8 37.514 38.184 T8 Thí ®¸y b¶n dÇm 8 -6.495 -6.611 D9 Thí d−íi dÇm 9 36.110 36.725 T9 Thí ®¸y b¶n dÇm 9 -6.252 -6.358 D10 Thí d−íi dÇm 10 34.523 35.115 T10 Thí ®¸y b¶n dÇm 10 -5.977 -6.080 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 110 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 20 KÕt qu¶ tÝnh øng suÊt dÇm chñ nhÞp N1 (l=24.75m) §iÓm ®o øng suÊt (kg/cm2) KÝ hiÖu VÞ trÝ ThÕ t¶i 1 ThÕ t¶i 2 D1 Thí d−íi dÇm 1 40.138 36.575 T1 Thí ®¸y b¶n dÇm 1 -10.164 -9.100 D2 Thí d−íi dÇm 2 39.808 35.875 T2 Thí ®¸y b¶n dÇm 2 -10.081 -8.925 D3 Thí d−íi dÇm 3 39.230 35.350 T3 Thí ®¸y b¶n dÇm 3 -9.934 -8.750 D4 Thí d−íi dÇm 4 38.295 34.650 T4 Thí ®¸y b¶n dÇm 4 -9.697 -8.750 D5 Thí d−íi dÇm 5 36.788 33.425 T5 Thí ®¸y b¶n dÇm 5 -9.316 -8.225 D6 Thí d−íi dÇm 6 34.855 31.325 T6 Thí ®¸y b¶n dÇm 6 -8.826 -7.875 D7 Thí d−íi dÇm 7 32.314 29.400 T7 Thí ®¸y b¶n dÇm 7 -8.183 -7.525 D8 Thí d−íi dÇm 8 29.587 26.425 T8 Thí ®¸y b¶n dÇm 8 -7.492 -6.650 D9 Thí d−íi dÇm 9 26.983 23.975 T9 Thí ®¸y b¶n dÇm 9 -6.833 -5.950 D10 Thí d−íi dÇm 10 23.678 21.000 T10 Thí ®¸y b¶n dÇm 10 -5.996 -5.075 3.3. TÝnh ®é vâng c¸c dÇm do t¶i träng thö KÕt qu¶ tÝnh ®é vâng (mm) - nhÞp N1 (l=18,6m) ThÕ t¶i 1 DÇm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 §.V 9.18 9.64 10.06 10.39 10.55 10.50 10.25 9.85 9.38 8.89 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 111 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 21 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 112 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 22 KÕt qu¶ tÝnh ®é vâng (mm) - nhÞp N1 (l=18,6m) ThÕ t¶i 2 DÇm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 §.V 9.03 9.51 9.96 10.32 10.52 10.52 10.32 9.96 9.51 9.03 KÕt qu¶ tÝnh ®é vâng (mm) - nhÞp N2 (l=24,7m) - ThÕ t¶i 1 DÇm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 §.V 10.79 10.76 10.67 10.45 10.06 9.50 8.78 7.97 7.11 6.27 KÕt qu¶ tÝnh ®é vâng (mm) - nhÞp N2 (l=24,7m) - ThÕ t¶i 2 DÇm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 §.V 8.39 8.87 9.33 9.68 9.88 9.88 9.68 9.33 8.87 8.39 3.5. So s¸nh kÕt qu¶ tÝnh lý thuyÕt vμ kÕt qu¶ ®o b¶ng So s¸nh kÕ qu¶ kiÓm tto¸n vµ sè liÖu ®o øng suÊt ThÕ t¶i 1 NHÞp N1 (L=18,6m) §iÓm ®o TÝnh (kg/cm2) §o (kg/cm2) §o/TÝnh (%) D 1 35.636 31.850 10.624 T 1 -6.170 -5.425 12.069 D 2 37.083 33.600 9.391 T 2 -6.420 -5.775 10.048 D 3 38.246 34.650 9.402 T 3 -6.621 -5.775 12.784 D 4 39.325 35.700 9.219 T 4 -6.808 -6.300 7.467 D 5 39.654 35.875 9.529 T 5 -6.865 -6.300 8.233 D 6 39.504 34.650 12.288 T 6 -6.839 -6.125 10.444 D 7 38.824 34.300 11.654 T 7 -6.722 -6.125 8.876 D 8 37.514 32.900 12.299 T8 -6.495 -5.775 11.082 D9 36.110 32.550 9.858 T9 -6.252 -5.425 13.223 D10 34.523 31.675 8.250 T10 -5.977 -5.425 9.235 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 113 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 23 b¶ng So s¸nh kÕt qu¶ kiÓm to¸n vµ sè liÖu ®o øng suÊt ThÕ t¶i 2 NHÞp N1 (L=18,6m) §iÓm ®o TÝnh (kg/cm2) §o (kg/cm2) §o/TÝnh (%) D 1 35.115 32.200 8.302 T 1 -6.080 -5.600 7.887 D 2 36.725 33.425 8.986 T 2 -6.358 -5.775 9.173 D 3 38.184 34.475 9.712 T 3 -6.611 -5.775 12.642 D 4 39.370 35.350 10.211 T 4 -6.816 -6.125 10.139 D 5 40.023 35.525 11.238 T 5 -6.929 -6.475 6.553 D 6 40.023 35.175 12.112 T 6 -6.929 -6.300 9.079 D 7 39.370 34.125 13.323 T 7 -6.816 -6.300 7.572 D 8 38.184 33.075 13.379 T8 -6.611 -5.600 15.289 D9 36.725 32.900 10.416 T9 -6.358 -5.600 11.925 D10 35.115 31.850 9.299 T10 -6.080 -5.425 10.766 b¶ng So s¸nh kÕ qu¶ kiÓm tto¸n vµ sè liÖu ®o øng suÊt ThÕ t¶i 1 NHÞp N3 (L=24.75m) §iÓm ®o TÝnh (kg/cm2) §o (kg/cm2) §o/TÝnh (%) D 1 40.138 36.575 8.877 T 1 -10.164 -9.100 10.471 D 2 39.808 35.875 9.880 T 2 -10.081 -8.925 11.464 D 3 39.230 35.350 9.891 T 3 -9.934 -8.750 11.922 D 4 38.295 34.650 9.518 T 4 -9.697 -8.750 9.770 D 5 36.788 33.425 9.142 T 5 -9.316 -8.225 11.710 D 6 34.855 31.325 10.128 T 6 -8.826 -7.875 10.779 D 7 32.314 29.400 9.019 T 7 -8.183 -7.525 8.041 D 8 29.587 26.425 10.687 T8 -7.492 -6.650 11.243 D9 26.983 23.975 11.149 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 114 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 24 T9 -6.833 -5.950 12.923 D10 23.678 21.000 11.312 T10 -5.996 -5.075 15.362 b¶ng So s¸nh kÕt qu¶ kiÓm to¸n vµ sè liÖu ®o øng suÊt ThÕ t¶i 2 NHÞp N2 (L=24.75m) §iÓm ®o TÝnh (kg/cm2) §o (kg/cm2) §o/TÝnh (%) D 1 31.456 28.350 9.873 T 1 -7.966 -7.175 9.925 D 2 33.013 29.225 11.474 T 2 -8.360 -7.350 12.080 D 3 34.472 30.100 12.682 T 3 -8.729 -7.875 9.787 D 4 35.494 31.150 12.240 T 4 -8.988 -7.875 12.386 D 5 36.174 32.725 9.534 T 5 -9.160 -8.050 12.122 D 6 36.174 32.550 10.018 T 6 -9.160 -8.050 12.122 D 7 35.494 30.975 12.733 T 7 -8.988 -8.225 8.492 D 8 34.472 29.925 13.190 T8 -8.729 -7.525 13.796 D9 33.013 30.100 8.823 T9 -8.360 -7.350 12.080 D10 31.456 28.350 9.873 T10 -7.966 -6.825 14.319 b¶ng So s¸nh kÕt qu¶ kiÓm to¸n vµ sè liÖu ®o ®é vâng nhÞp N1 (l=18,6m) ThÕ t¶i 1 ThÕ t¶i 2 §iÓm ®o §o (mm) §o/TÝnh TÝnh (mm) §o (mm) §o/TÝnh TÝnh (mm) (%) (%) V1 9.18 8.04 12.42 9.03 8.11 10.23 V2 9.64 8.60 10.74 9.51 8.45 11.12 V3 10.06 8.92 11.32 9.96 8.89 10.78 V4 10.39 9.35 9.98 10.32 9.26 10.24 V5 10.55 9.60 8.97 10.52 9.48 9.87 V6 10.50 9.38 10.64 10.52 9.40 10.64 V7 10.25 9.03 11.87 10.32 9.33 9.57 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 115 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 25 V8 9.85 8.82 10.45 9.96 9.00 9.68 V9 9.38 8.38 10.68 9.51 8.54 10.15 V10 8.89 7.91 11.02 9.03 8.03 11.02 b¶ng So s¸nh kÕt qu¶ kiÓm to¸n vµ sè liÖu ®o ®é vâng nhÞp N2 (l=24,7m) ThÕ t¶i 1 ThÕ t¶i 2 §iÓm ®o §o (mm) §o/TÝnh TÝnh (mm) §o (mm) §o/TÝnh TÝnh (mm) (%) (%) V1 10.79 9.87 8.51 8.39 7.35 12.36 V2 10.76 9.90 7.98 8.87 7.87 11.24 V3 10.67 9.68 9.26 9.33 8.42 9.78 V4 10.45 9.37 10.34 9.68 8.79 9.15 V5 10.06 8.93 11.21 9.88 8.99 8.97 V6 9.50 8.35 12.06 9.88 8.97 9.25 V7 8.78 7.98 9.15 9.68 8.66 10.56 V8 7.97 7.26 8.97 9.33 8.27 11.34 V9 7.11 6.42 9.65 8.87 7.99 9.89 V10 6.27 5.69 9.29 8.39 7.52 10.36 Ph©n tÝch c¸c kÕt qu¶ so s¸nh trªn ®©y cho thÊy: - Liªn kÕt ngang gi÷a c¸c dÇm chñ cã ®−îc c¶i thiÖn, tuy nhiªn kh«ng cßn kh¶ n¨ng truyÒn lùc ®óng víi thiÕt kÕ ban ®Çu. - DÇm bÞ nøt däc nªn kh«ng cßn lµm viÖc nh− thiÕt kÕ ban ®Çu, vÕt nøt däc ®· cã biÓu hiÖn lµm t¨ng ®é vâng vµ øng suÊt trong dÇm. 3.5. tÝnh kh¶ n¨ng chÞu lùc cña kÕt cÊu nhÞp NhÞp N1 (18.6m) 3.5.1. TÜnh t¶i • Träng l−îng dÇm chñ: g1 = 0,670 T/m • Träng l−îng líp phñ mÆt cÇu: g2= 0.192 T/m • Träng l−îng lan can, bé hµnh : g3 = 0.232 T/m 2 • Träng l−îng ®oµn ng−êi : g4 = 300 kg/m 3.5.2. Ho¹t t¶i Gi¶ thiÕt cho 2 lµn xe (3 trôc b¸nh) cã kÝch th−íc tiªu chuÈn qua cÇu Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 116 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 26 • T¶i träng 1 xe «t«: P = 2,5 P1 • Träng l−îng trôc tr−íc: 0,5P1 • Träng l−îng hai trôc sau: 2P1 øng suÊt do lùc øng suÊt do øng suÊt do tÜnh øng suÊt do øng suÊt cho phÐp c¨ng tr−íc tÜnh t¶i I t¶i II (kg/cm2) ng−êi ®i víi ho¹t t¶i « t« (kg/cm2) (kg/cm2) (kg/cm2) (kg/cm2) 140.14 74.637 47.215 10.529 53.18 • M« men tiªu chuÈn cho phÐp víi ho¹t t¶i « t«: M =27.39tm • T¶i träng « t« cho phÐp : P = 22tÊn T¶i träng cho phÐp: P=22T NhÞp N2 (24.75m) 3.5.1. TÜnh t¶i • Träng l−îng dÇm chñ: g1 = 0,825 T/m • Träng l−îng líp phñ mÆt cÇu: g2= 0.192 T/m • Träng l−îng lan can, bé hµnh : g3 = 0.252 T/m 2 • Träng l−îng ®oµn ng−êi : g4 = 300 kg/m 3.5.2. Ho¹t t¶i Gi¶ thiÕt cho 2 lµn xe (3 trôc b¸nh) cã kÝch th−íc tiªu chuÈn qua cÇu • T¶i träng 1 xe «t«: P = 2,5 P1 • Träng l−îng trôc tr−íc: 0,5P1 • Träng l−îng hai trôc sau: 2P1 øng suÊt do lùc øng suÊt do øng suÊt do tÜnh øng suÊt do øng suÊt cho c¨ng tr−íc tÜnh t¶i I t¶i II (kg/cm2) ng−êi ®i phÐp víi ho¹t t¶i (kg/cm2) (kg/cm2) (kg/cm2) « t« (kg/cm2) 172.64 59.382 34.704 7.507 33.02 • M« men tiªu chuÈn cho phÐp víi ho¹t t¶i « t«: M = 26.18tm Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 117 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 27 • T¶i träng « t« cho phÐp : P = 23.218tÊn T¶i träng cho phÐp: P=23T TT Ký C«ng thøc x¸c ®Þnh Lùc (T) C¸nh tay M« men hiÖu ®ßn (m) (T.m) I. TÜnh t¶i b¶n th©n mè - C¸nh tay ®ßn lÊy víi träng t©m bÖ mãng TiÕt diÖn I-I (qua ®¸y bÖ cäc) G1 (1.5*(2+10))*2.5 45 0.00 0.00 G2 2*2*1.2*.03*2.5 0.36 -1.80 -0.65 Tæng céng theo tiÕt diÖn I-I 45.36 -0.65 n= 1.1 49.90 -0.72 n= 0.9 40.82 -0.59 VÞ trÝ hîp lùc ®èi víi träng t©m bÖ mãng -0.0143 V TÜnh t¶i nhÞp TÜnh t¶i I ,II 109.98 0.10 11.00 Céng 109.98 11.00 n >1 109.98 11.00 VI Ph¶n Lùc gèi do ho¹t t¶i H30 g©y ra (tÝnh theo ph−¬ng däc cÇu) T¶i träng « t«: 2.21P HÖ sè ph©n phèi ngang 2.00 HÖ sè lµn xe 1.00 HÖ sè xung kÝch (1+μ) 1.20 Ph¶n lùc do 2 ®oµn H30 (T) 5.30P 0.10 0.53P VII Ph¶n Lùc gèi do ho¹t t¶i ng−êi g©y ra (tÝnh theo ph−¬ng däc cÇu) T¶i träng ng−êi trªn 1m2 lÒ 0.30 ®−êng HÖ sè ph©n phèi ngang cña ng−êi 2.00 DiÖn tÝch §ah 9.30 Ph¶n lùc do ng−êi (T) 5.58 0.10 0.56 Céng ph¶n lùc do H30 vµ ng−êi (T) 5.30P+ 5.58 0.53P+ 0.56 n= 1.4 7.42P+ 7.81 0.74P+ 0.78 n= 1.1 5.94P+ 8.75 0.59P+ 0.63 IX Lùc h∙m Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 118 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 28 Lùc h·m =0.3P 1 0.30P n= 1.1 0.34P §èi víi tiÕt diÖn ®¸y bÖ cäc 1.1 0.34P ¸p lùc ®Èy ngang khi cã ho¹t t¶i trªn l¨ng thÓ tr−ît 1. H30 ®Æt trªn l¨ng thÓ ph¸ ho¹i ϕ= 350 = 0.61 γtc 1.80 (T/m3)= nh= 1.40 n®= 1.20 H= 1.50 (450-ϕ/2) 0.48 ®æi ra radian tg(450- 0.52 ϕ/2)= ChiÒu dµi l¨ng thÓ tr−ît lo=Htg(450-ϕ/2) 0.78 Kho¶ng c¸chgi÷a mÐp ngoµi cña hai b¸nh xe S= 5.50 ChiÒu réng cña diÖn ph©n bè t¶i träng gi¶ thiÕt ΔH=10cm, b= 0.40 Ta thÊy: 2b+d=2b+1.6-b=0.4+1.6=2 > lo ta cã: ChiÒu cao quy ®æi 0.09P h0=nh*∑P/(n®γSb')=nh*2*2*0.4P/(n®*1.8*5.5*2) tgω = 0.52 ω = 0.48 HÖ sè ¸p lùc μ=tg2(ω) = 0.27 C−êng ®é ¸p lùc do ®Êt nÒn ®−êng ®¾p: pi=n® x γtc x μ x hi Eh=n®xγxh0xhxμxS Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 119 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 29 Ei ho hi pi Lùc ngang Tay ®ßn M E1 1.50.73 3.01 0.50 1.51 Eh1 0.09P 0.04P 0.33P 0.75 0.25P 1. H30 ®Æt trªn l¨ng thÓ ph¸ ho¹i ϕ= 350 = 0.61 γtc (T/m3)= 1.80 nh= 1.12 n®= 1.20 H= 1.50 (450-ϕ/2) ®æi ra radian 0.48 tg(450-ϕ/2)= 0.52 ChiÒu dµi l¨ng thÓ tr−ît lo=Htg(450-ϕ/2) 0.78 Kho¶ng c¸chgi÷a mÐp ngoµi cña hai b¸nh xe S= 5.50 ChiÒu réng cña diÖn ph©n bè t¶i träng gi¶ thiÕt ΔH=10cm, b= 0.40 Ta thÊy: 2b+d=2b+1.6-b=0.4+1.6=2 > lo ta cã: ChiÒu cao quy ®æi 0.08P h0=nh*∑P/(n®γSb')=nh*2*2*0.4P/(n®*1.8*5.5*2) tgω = 0.52 ω = 0.48 HÖ sè ¸p lùc μ=tg2(ω) = 0.27 C−êng ®é ¸p lùc do ®Êt nÒn ®−êng ®¾p: pi=n® x γtc x μ x hi Eh=n®xγxh0xhxμxS Ei ho hi pi Lùc ngang Tay ®ßn M E1 1.50.73 3.01 0.50 1.51 Eh1 0.08P 0.04P 0.33P 0.75 0.25P Tæ hîp t¶i träng Tæ Ký C«ng thøc x¸c ®Þnh n Lùc Ngang Lùc §øng Tay M« men hîp hiÖu ®ßn 1 T¹i träng t¹i vÞ trÝ ngµm TÜnh t¶i b¶n th©n (G1-G4) 1.1 49.90 -0.01 -0.72 TÜnh t¶i do kÕt cÊu nhÞp >1 109.98 0.75 11.00 ¸p lùc ngang cña ®Êt 1.2 3.01 3.55 10.69 H30 trªn l¨ng thÓ ph¸ ho¹i; 1.2 0.33P 0.76 0.25P ϕ=350;nh=1.4;nt=1.2 2H30 vµ ng−êi trªn nhÞp 1.4 7.42P 0.74P+ 0.784 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 120 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 30 Tæng céng: 0.33P+ 3.01 7.42P+ 159.88 0.74P+ 21.75 2 T¹i träng t©m vÞ trÝ ngµm cäc TÜnh t¶i b¶n th©n (G1-G4) 1.1 49.90 -0.01 -0.72 TÜnh t¶i do kÕt cÊu nhÞp >1 109.98 0.00 11.00 ¸p lùc ngang cña ®Êt 1.2 3.01 3.55 10.69 H30 trªn l¨ng thÓ ph¸ ho¹i; 1.12 0.33P 0.76 1.99P ϕ=350;nh=1.12;nt=1.2 2H30 vµ ng−êi trªn nhÞp 1.12 5.94P 8.75 0.75 0.59P+ 0.63 Lùc h·m 0.34P 5.40 1.84P Tæng céng: 0.67P+ 3.01 5.94P+ 168.63 2.43P+ 21.60 ChiÒu s©u ngµm: 2.7 Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña mét cäc [N]= 40.00 T Sè l−îng cäc 14 Träng l−îng cäc 35*35 ë ®é s©u ngµm 11.58 T Kho¶ng c¸ch gi÷a hai hµng cäc 1.00 Tæ hîp 1 Lùc t¸c dông lín nhÊt lªn 1 do lùc ®øng 0.53P+12.25 Lùc t¸c dông lín nhÊt lªn 1 dom« men: 0.11P+3.11 0.64P+15.36 Nmax P= 38.50 T VËy víi tæ hîp 1 Mè 1 ®ñ kh¶ n¨ng chÞu lùc lín h¬n kÕt cÊu nhÞp Tæ hîp 2 Lùc t¸c dông lín nhÊt lªn 1 cäc do lùc ®øng: 0.42P+12.045 Lùc t¸c dông lín nhÊt lªn 1 cäc do M« men: 0.35P+3.086 0.77P+15.131 Nmax P= 32.30 T VËy víi tæ hîp 2 Mè 1 cã thÓ chÞu ®−îc ®oµn xe theo s¬ ®å H30 lµ 31TÊn VËy mè cã kh¶ n¨ng chÞu t¶i lín h¬n kÕt cÊu nhÞp Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 121 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 31 4. KÕt luËn vμ kiÕn nghÞ Liªn kÕt ngang gi÷a c¸c dÇm ch−a thËt ®¶m b¶o tèt. S¬ ®å lµm viÖc cña kÕt cÊu nhÞp hiÖn t¹i kh«ng ®óng víi thiÕt kÕ ban ®Çu. C¸c liªn kÕt ngang yÕu, ®Æc biÖt lµ ®èi víi nhÞp 18.6m . C¸c trô cã thÓ coi nh− ®ang trong t×nh tr¹ng b×nh th−êng, kh«ng ¶nh h−ëng ®¸ng kÓ ®Õn kh¶ n¨ng chÞu lùc vµ tuæi thä cña cÇu, T¶i träng cho phÐp: Xe « t« 22 tÊn. KiÕn nghÞ • CÇn cã kÕ ho¹ch söa ch÷a, gia cè hÖ thèng liªn kÕt ngang. • Söa ch÷a, gia cè khe co gi·n, phÇn tiÕp gi¸p gi÷a cÇu vµ ®−êng, ®Ó kh¾c phôc t×nh tr¹ng h− háng vµ ng¨n chÆn tai n¹n ®¸ng tiÕc cã thÓ xÈy ra. • Trong thêi gian ch−a thùc hiÖn ®−îc viÖc söa ch÷a, ph¶i th−êng xuyªn theo dâi kh¶ n¨ng ®øt rêi h¼n c¸c mèi nèi ngang, hiÖn t−îng nøt däc t¹i cæ dÇm, ®Ó cã biÖn ph¸p xö lý kÞp thêi. Khèng chÕ t¶i träng xe qua cÇu kh«ng v−ît qu¸ 22 tÊn. Lùc C¸nh tay M« men TT Ký hiÖu C«ng thøc x¸c ®Þnh (T) ®ßn (m) (T.m) TÜnh t¶i b¶n th©n mè - C¸nh tay I ®ßn lÊy víi träng t©m bÖ mãng TiÕt diÖn I-I (qua ®¸y bÖ cäc) G1 (1.5*(2+10))*2.5 45 0.00 0.00 G2 2*2*1.2*.03*2.5 0.36 -1.80 -0.65 Tæng céng theo tiÕt diÖn I-I 45.36 -0.65 1. n= 1 49.90 -0.72 0. n= 9 40.82 -0.59 VÞ trÝ hîp lùc ®èi víi träng t©m bÖ mãng -0.0143 V TÜnh t¶i nhÞp TÜnh t¶i I ,II 122.60 0.10 12.26 Céng 122.60 12.26 n >1 122.60 12.26 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 122 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 32 Ph¶n Lùc gèi do ho¹t t¶i H30 g©y ra (tÝnh theo ph¬ng däc VI cÇu) T¶i träng « t«: 2.21P HÖ sè ph©n phèi ngang 2.00 HÖ sè lµn xe 1.00 HÖ sè xung kÝch (1+μ) 1.20 Ph¶n lùc do 2 ®oµn H30 (T) 5.30P 0.10 0.53P Ph¶n Lùc gèi do ho¹t t¶i ngêi g©y ra (tÝnh theo ph¬ng däc VII cÇu) T¶i träng ngêi trªn 1m2 lÒ ®êng 0.30 HÖ sè ph©n phèi ngang cña ngêi 2.00 DiÖn tÝch §ah 9.30 Ph¶n lùc do ngêi (T) 5.58 0.10 0.56 Céng ph¶n lùc do H30 vµ ngêi (T) 5.30P+ 5.58 0.53P+ 0.56 1. n= 4 7.42P+ 7.81 0.74P+ 0.78 1. n= 1 5.94P+ 8.75 0.59P+ 0.63 IX Lùc h∙m Lùc h·m =0.3P 1 0.30P 1. n= 1 0.34P 1. §èi víi tiÕt diÖn ®¸y bÖ cäc 1 0.34P ¸p lùc ®Èy ngang khi cã ho¹t t¶i trªn l¨ng thÓ trît 1. H30 ®Æt trªn l¨ng thÓ ph¸ ho¹i ϕ= 350 = 0.61 γtc (T/m3)= 1.80 nh= 1.40 n®= 1.20 H= 1.50 (450-ϕ/2) ®æi ra radian 0.48 tg(450-ϕ/2)= 0.52 ChiÒu dµi l¨ng thÓ trît lo=Htg(450-ϕ/2) 0.78 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 123 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 33 Kho¶ng c¸chgi÷a mÐp ngoµi cña hai b¸nh xe S= 5.50 ChiÒu réng cña diÖn ph©n bè t¶i träng gi¶ thiÕt ΔH=10cm, b= 0.40 Ta thÊy: 2b+d=2b+1.6-b=0.4+1.6=2 > lo ta cã: ChiÒu cao quy ®æi h0=nh*∑P/(n®γSb')=nh*2*2*0.4P/(n®*1.8*5.5*2) 0.09P tgω = 0.52 ω = 0.48 HÖ sè ¸p lùc μ=tg2(ω) = 0.27 Cêng ®é ¸p lùc do ®Êt nÒn ®êng ®¾p: pi=n® x γtc x μ x hi Eh=n®xγxh0xhxμxS Ei ho hi pi Lùc ngang Tay ®ßn M E1 1.5 0.73 3.01 0.50 1.51 Eh1 0.09P 0.04P 0.33P 0.75 0.25P 1. H30 ®Æt trªn l¨ng thÓ ph¸ ho¹i ϕ= 350 = 0.61 γtc (T/m3)= 1.80 nh= 1.12 n®= 1.20 H= 1.50 (450-ϕ/2) ®æi ra radian 0.48 tg(450-ϕ/2)= 0.52 ChiÒu dµi l¨ng thÓ trît lo=Htg(450-ϕ/2) 0.78 Kho¶ng c¸chgi÷a mÐp ngoµi cña hai b¸nh xe S= 5.50 ChiÒu réng cña diÖn ph©n bè t¶i träng gi¶ thiÕt ΔH=10cm, b= 0.40 Ta thÊy: 2b+d=2b+1.6-b=0.4+1.6=2 > lo ta cã: ChiÒu cao quy ®æi h0=nh*∑P/(n®γSb')=nh*2*2*0.4P/(n®*1.8*5.5*2) 0.08P tgω = 0.52 ω = 0.48 HÖ sè ¸p lùc μ=tg2(ω) = 0.27 Cêng ®é ¸p lùc do ®Êt nÒn ®êng ®¾p: pi=n® x γtc x μ x hi Eh=n®xγxh0xhxμxS Ei ho hi pi Lùc ngang Tay ®ßn M E1 1.5 0.73 3.01 0.50 1.51 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 124 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 34 Eh1 0.08P 0.04P 0.33P 0.75 0.25P Tæ Ký C«ng thøc x¸c ®Þnh n Lùc Ngang Lùc §øng Tay ®ßn M« men hîp hiÖu T¹i träng t¹i vÞ trÝ 1 ngµm TÜnh t¶i b¶n th©n (G1- G4) 1.1 49.90 -0.01 -0.72 TÜnh t¶i do kÕt cÊu nhÞp >1 122.60 0.75 12.26 ¸p lùc ngang cña ®Êt 1.2 3.01 3.55 10.69 H30 trªn l¨ng thÓ ph¸ ho¹i; ϕ=350;nh=1.4;nt=1.2 1.2 0.33P 0.76 0.25P 2H30 vµ ngêi trªn nhÞp 1.4 7.42P 0.74P+ 0.784 Tæng céng: 0.33P+ 3.01 7.42P+ 172.50 0.74P+ 23.01 T¹i träng t©m vÞ trÝ ngµm 2 cäc TÜnh t¶i b¶n th©n (G1- G4) 1.1 49.90 -0.01 -0.72 TÜnh t¶i do kÕt cÊu nhÞp >1 122.60 0.00 12.26 ¸p lùc ngang cña ®Êt 1.2 3.01 3.55 10.69 H30 trªn l¨ng thÓ ph¸ ho¹i; ϕ=350;nh=1.12;nt=1. 2 1.12 0.33P 0.76 1.99P 2H30 vµ ngêi trªn nhÞp 1.12 5.94P 8.75 0.75 0.59P+ 0.63 Lùc h·m 0.34P 5.40 1.84P Tæng céng: 0.67P+ 3.01 5.94P+ 181.25 2.43P+ 22.86 ChiÒu s©u ngµm: 2.2 Kh¶ n¨ng chÞu lùc cña mét cäc [N]= 70.00T Sè lîng cäc 5 Träng lîng cäc 35*35 ë ®é s©u ngµm 3.37T Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 125 of 168
Hå s¬ KiÓm ®Þnh cÇu ¤ M«n, Km 20+600- QL91 35 Tæ hîp 1 Lùc t¸c dông lín nhÊt lªn 1 do lùc ®øng 1.48P+35.17 Nmax P= 23.53T VËy víi tæ hîp 1 Mè 1 ®ñ kh¶ n¨ng chÞu lùc lín h¬n kÕt cÊu nhÞp Tæ hîp 2 Lùc t¸c dông lín nhÊt lªn 1 cäc do lùc ®øng: 1.19P+36.25 Nmax P= 28.36T VËy víi tæ hîp 2 Mè 1 cã thÓ chÞu ®îc ®oµn xe theo s¬ ®å H30 lµ 28,36 TÊn VËy mè cã kh¶ n¨ng chÞu t¶i lín h¬n kÕt cÊu nhÞp Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 126 of 168
Load Test and Rating Report Steel Truss Bridge, Bonham 1.603 Butler County, Ohio SUBMITTED TO: Butler County Engineer’s Office 1921 Fairgrove Avenue (S.R. 4) Hamilton, Ohio 45011 BY: BRIDGE DIAGNOSTICS, Inc. 5398 Manhattan Circle, Suite 100 Boulder, Colorado 80303-4239 (303) 494-3230 March, 1999 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 127 of 168
Table of Contents Introduction 1 Description of Structure 1 Instrumentation Procedures 1 Load Test Procedures 2 Preliminary Investigation of Test Results 3 Modeling, Analysis, and Data Correlation 7 Load Rating Procedures and Results 10 Conclusions and Recommendations 13 Measured and Computed Strain Comparisons 14 Appendix A - Field Testing Procedures 26 Attaching Strain Transducers 27 Assembly of System 28 Performing Load Test 28 Appendix B - Modeling and Analysis: The Integrated Approach 31 Introduction 31 Initial Data Evaluation 31 Finite Element Modeling and Analysis 32 Model Correlation and Parameter Modifications 33 Appendix C - Load Rating Procedures 36 Appendix D - References 39 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 128 of 168
List of Figures Figure 1 Bonham 1.603 Instrumentation Plan 2 Figure 2 Load Configuration of Test Truck 3 Figure 3 Stringer 4 @ West Bay - Abutment beam-end not in contact 5 Figure 4 Reproducibility of test procedure and data acquisition 5 Figure 5 Asymmetric Stresses on North and South Truss 6 Figure 6 Strain Histories from Slow and Fast Truck Crossings. 7 Figure 7 Computer generated display of bridge model 9 Figure 8 Measured and Computed Stresses - North Truss L0-L2 14 Figure 9 Measured and Computed Stresses - North Truss L2-L4 15 Figure 10 Measured and Computed Stresses - North Truss L4-L4'. 15 Figure 11 Measured and Computed Stresses - North Truss L0-U1. 16 Figure 12 Measured and Computed Stresses - North Truss U1-U3 16 Figure 13 Measured and Computed Stresses - North Truss U3-U5 17 Figure 14 Measured and Computed Stresses - North Truss U1-L2. 17 Figure 15 Measured and Computed Stresses - North Truss L2-U3. 18 Figure 16 Measured and Computed Stresses - South Truss L0-L2. 18 Figure 17 Measured and Computed Stresses - South Truss L0-U1 19 Figure 18 Measured and Computed Stresses - South Truss U1-U3. 19 Figure 19 Measured and Computed Stresses - South Truss U1-L2 20 Figure 20 Measured and Computed Stresses - Stringer 2 Midspan Bay 1. 20 Figure 21 Measured and Computed Stresses - Stringer 3 Midspan Bay 1. 21 Figure 22 Measured and Computed Stresses - Stringer 4 Midspan Bay 1. 21 Figure 23 Measured and Computed Stresses - Stringer 5 Midspan Bay 1. 22 Figure 24 Measured and Computed Stresses - Stringer 6 Midspan Bay 1. 22 Figure 25 Measured and Computed Stresses - Stringer 7 Midspan Bay 1. 23 Figure 26 Measured and Computed Stresses - Stringer 8 Midspan Bay 1. 23 Figure 27 Measured and Computed Stresses - Stringer 9 Midspan Bay 1. 24 Figure 28 Measured and Computed Stresses - Stringer 7 Midspan Bay 2. 24 Figure 29 Measured and Computed Stresses - Floor Beam at Midspan 25 Figure 30 Measured and Computed Stresses - Floor Beam at Quarter Span 25 Figure 31 Typical Deck Layout for Load Position Monitoring 29 Figure 32 Illustration of Neutral Axis and Curvature Calculations 32 Figure 33 AASHTO rating and posting load configurations 38 List of Tables Table 1 Maximum measured stresses on truss, stringers and floor beam. 7 Table 2 Initial and Final Values of Variable Parameters 9 Table 3 Accuracy of initial and refined models 9 Table 4 Inventory and Operating Component Capacities 11 Table 5 Inventory and Operating Load Rating Factors for H-20 (20 tons) 12 Table 6 Inventory and Operating Load Rating Factors for HS-20 (36 tons) 12 Table 7 Measured Lateral Distribution Factor for Stringers 13 Table 8. Error Functions 34 Bài giảng Thí nghiệm cầu - Page 129 of 168
Introduction The Bonham 1.603 steel truss bridge was selected for load testing by the Butler County Engineers Office (BCEO) because it was representative of several structures currently posted with restricted load limits. The structure was built in the 1950's and was based on a standard pony truss design with an H-15 load requirement. Description of Structure Structure Identification Bonham Road 1.603 Location Bonham Rd. Butler County, Ohio Structure Type 5 panel steel pony truss Span Length(s) 69'-0" Skew Perpendicular Roadway/Structure Widths 24'-0" / 25'-6" Truss Connections Welded connections with gusset plates. Stringer Spacing 9 stringers @ 2'-8" Deck type 10 Ga. corrugated steel deck filled with asphalt. Stringers W12x31 typical Exterior Beams Pony truss: 8'-0" deep Abutments Concrete abutment with steel plates providing truss bearings. No pin or roller mechanisms. Structural Steel Fy = 33 ksi, E=29000 ksi ASTM A-7 Typical. Comments Truss in good to excellent condition. Significant rust and corrosion on floor deck, stringers, and floor beams. Instrumentation Procedures The primary goal of the instrumentation plan was to measure the live-load response behavior of the main truss members and to determine the load distribution characteristics of the floor system. The superstructure of the bridge was instrumented with 32 re-usable strain transducers as shown in Figure 1. Based on previous tests on similar trusses, it was known that the truss connections would resist moment and must be analyzed as semi-rigid frames as opposed to being pinned (free rotation). In general, truss member gages were located as near to the cross-sectional centroid to determine the axial force experienced by each member and minimize the effects of bending. Floor beam and stringer gages were typically attached to the bottom flange to measure the strain at the extreme tension fiber. Additional gages were attached to the top flange at several stringer cross-sections to verify that the beams were non-composite with the deck and to detect any unusual responses. Based on the construction details of the superstructure and prior experience with similar structures, it was desired to obtain the following stiffness parameters: • Determine the axial resistance of truss support conditions. • Floor system contribution to the bottom chord stiffness. • Transverse load distribution provided by the corrugated steel deck. Bài giảng Thí nghiệm1 cầu - Page 130 of 168
Evaluation of these parameters was necessary to accurately assess the load effect on each component due to an applied load condition. Figure 1 Bonham 1.603 Instrumentation Plan. Load Test Procedures A fully loaded, three-axle dump truck with a gross weight of 43.85 kips and wheel weights and axle configurations shown in Figure 2 was used for the controlled load tests. Two transverse truck paths (north and south lane lines) were defined so that the lateral load transfer characteristics of the deck could be established. The load tests were performed by driving the truck across the bridge at crawl speed along the prescribed paths. Data was recorded continuously at 32 Hz during each pass and the truck position was monitored in order to record strain as a function of vehicle position. Truck crossings from each path were performed twice to ensure data reproducibility. Bài giảng Thí nghiệm2 cầu - Page 131 of 168
Axle loads: 11.0 Kips 27.90 Kips 6.5’ 6.1’ 12.0’ 4.3’ Figure 2 Load Configuration of Test Truck All of the instrumentation and testing procedures were completed on August 13th, 1998 with traffic control and a loading vehicle being supplied by BCEO. Preliminary Investigation of Test Results A visual examination of the field data was first performed to assess the quality of the data and to make a qualitative assessment of the bridge’s live-load response. Conclusions made directly from the field data were: • All responses were primarily elastic. Readings from all top chord, diagonal, floor- beam and stringer gages returned to zero after each load cycle. Slight residual tension was present in some of the bottom chord gages indicating friction in the truss bearing pads. The residual strains were in the range of 2% of the maximum bottom chord strain. • Midspan strain histories obtained from interior Stringers 4, 5, and 6 indicated that the stringer ends are not firmly seated at the West abutment bearing locations. Strains obtained from the midspan, bottom-flange gage locations in Bay 1 initially went into compression (negative moment) when the axles where on the west-end of the stringers. This response could only be caused by the beam not being in contact with the abutment beam seat. The beam to be pushed down to make contact with the bearing. Once contact was made with the abutment, the interior stringer responses were similar to the other stringers. The reversal of flexural responses on Stringer 4 can be seen in Figure 3. • Reproducibility of the load responses from identical truck crossings was excellent as shown in Figure 4. Some differences in load response were detected at the bottom chord near the abutment. These gages also showed the largest degree of inelastic behavior. These responses indicate that some movement does occur in the truss bearings, the slight nonlinear and inelastic behavior is due to the friction in the support system. • The end bottom chord member (L0-L2) went into compression while the truck was on the first span indicating that the truss support conditions have a significant amount of axial force resistance. This response implies that pin/roller support conditions cannot be assumed in a subsequent analyses. Bài giảng Thí nghiệm3 cầu - Page 132 of 168