STIC - TRUNG TÂM KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ TƯ VẤN ĐẦU TƯ
Hệ thống quan trắc sức khỏe công trình cầu Rồng
HỆ THỐNG QUAN TRẮC SỨC KHỎE CÔNG TRÌNH CẦU RỒNG
Cầu Rồng - công trình biểu tượng của thành phố Đà Nẵng, nối liền khu vực trung tâm thành phố tại vị trí giao cắt giữa đại lộ Nguyễn Văn Linh và đường Bạch Đằng với đại lộ Võ Văn Kiệt, phía bên kia bờ đông sông Hàn.
Phần cầu chính có tổng chiều dài 592m với kết cấu nhịp dầm hộp liên tục bê tông cốt thép và dầm hộp thép liên hợp bê tông cốt thép. Phần nhịp dầm hộp thép liên tục được đỡ bởi hệ vòm ống thép gồm ba nhịp có chiều dài tương ứng là (128 + 200 + 128)m, bề rộng cắt ngang cầu chỗ lớn nhất B=37,5m. Mặt cắt ngang phần hộp thép gồm ba khoang có bề rộng B=14m và phần công son có chiều dài mỗi cánh L=10.5m. Trên suốt chiều dài nhịp bố trí các dầm ngang cách nhau 8m và vị trí này cũng là điểm đặt các thanh treo.
Vòm thép trên được đặt tại vị trí các nhịp dầm thép và liên kết với dầm thép thông qua hệ cáp treo tại các vị trí dầm ngang. Vòm được cấu thành tự cụm 5 ống thép có đường kính ngoài mỗi ống 1.2m. Tại vị trí cáp treo, các ống (05) được lien kết với nhau thông qua một khung đỡ có tác dụng như mặt bích truyền tải đều lên cả năm ống và là điểm neo cho cụm cáp treo (03 cáp).
Thanh cáp treo trên cầu gồm các cụm cáp treo đứng, bố trí tại vị trí dầm ngang (trên dầm hộp thép) tương ứng với các vị trí mặt bích. Trên mặt cắt ngang mỗi vị trí neo cáp gồm sáu (06) bó cáp được chia đều thành hai cụm, ba bó mỗi bên. Mỗi bó cáp có đường kính D60mm.
Phạm vi dự án:
- Điểm đầu dự án: Nằm trên đường Nguyễn Văn Linh phía quận Hải Châu.
- Điểm cuối dự án: Nằm trên đường Võ Văn Kiệt phía quận Sơn Trà.
Hiện nay, các hoạt động quan trắc khác nhau cho các cầu nhịp lớn đã được thiết lập tại nhiều nước trên thế giới và trong khu vực. Tại Việt Nam, hệ thống quan trắc được thiết kế và lắp đặt ở nhiều công trình cầu lớn như: Cầu Nhật Tân, cầu Nguyễn Văn Trỗi – Trần Thị Lý, Cầu Cần Thơ, Cầu Cao Lãnh, Cầu Nhật Lệ 2, Cầu dây văng – Nút giao thông Ngã Ba Huế…; một vài ví dụ liên quan đến hệ thống quan trắc công trình cầu được xây dựng gần đây sẽ được giới thiệu sau đây làm cơ sở so sánh, xây dựng hệ thống quan trắc phù hợp cho cầu dây võng Thuận Phước:
Cầu Rồng là công trình cầu nhịp lớn, kế cả các cầu dây văng, dây treo hay cầu vòm được coi là các công trình bán vĩnh cửu, tuy vậy theo thời gian, năng lực kết cấu của công trình sẽ giảm dần do nhiều nguyên nhân khác nhau như phong hóa, rỉ, nứt, cấu kiện liên kết thoái hóa, mỏi và các biến dạng. Bên cạnh đó, trong các trường hợp đặc biệt bất thường như bão, lũ, tai nạn, ứng xử làm việc giới hạn của kết cấu công trình bị thử thách trong những điều kiện khắc nghiệt nhất. Khi đó, hệ thống quan trắc được trang bị và làm việc trong mọi điều kiện sẽ cho phép thu thập các số liệu ứng xử của kết cấu và hỗ trợ đánh giá một cách chính xác năng lực làm việc thực tế của kết cấu công trình là rất quan trọng.
Cầu Rồng là cầu vòm ống thép là một dạng kết cấu còn tương đối mới được áp dụng trong những năm gần đây ở Việt nam. Chiều nhịp lớn (nhịp lớn nhất 200m), bề rộng mặt cầu lớn 37.5m, hệ dầm cầu được liên kết với vòm thép thông qua hệ thống cáp treo cách khoảng 8m. Đây là kết cấu cực kỳ nhạy cảm với tải trọng động (hoạt tải, va tàu xe, động đất, gió...). Bên cạnh đó kết cấu vòm ống thép trên được cấu tạo bởi cụm năm ống thép làm việc đồng thời, kết hợp với kết cấu nhịp dầm hộp thép liên hợp bê tông cốt thép liên tục là hệ kết cấu tương đối phức tạp.
Thiết kế, lắp đặt hệ thống quan trắc theo dõi, thu thập, phân tích dữ liệu, và đưa ra cảnh báo kịp thời những thay đổi đột ngột, ứng biến của kết cấu theo thời gian liên quan về dao động, biến dạng, chuyển vị và nhiệt độ của các bộ phận kết cấu cầu trong suốt quá trình khai thác, vận hành của cầu Rồng.
Hệ thống quan trắc trong quá trình khai thác Cầu Rồng phải được thiết kế đồng bộ (phần cứng và phần mềm) theo dõi ứng xử của toàn bộ kết cấu cầu (vòm chính, dầm BTCT DƯL và dầm thép….)
Hệ thống thiết bị và kết nối bao gồm các thành phần sau:
- Cảm biến (sensors);
- Cáp truyền tín hiệu từ tất cả các cảm biến này về thiết bị thu dữ liệu;
- Thiết bị điện tử, vi xử lý, bộ nhớ, bộ xử lý hình ảnh, bộ lưu trữ, hệ điều hành, màn hình, để tích hợp và chuyển đổi tín hiệu trên đường truyền;
- Các đầu thu nhận tín hiệu lắp đặt dài hạn phục vụ công tác theo dõi trong quá trình sử dụng;
- Phần cứng và phần mềm máy tính để quản lý các dữ liệu của các cảm biến thông qua một Giao diện Người - Máy tính bằng đồ họa dễ dàng sử dụng (GUI);
Hình ảnh lắp đặt hệ thống:
Hình ảnh phần mềm hệ thống:
Tổng hợp khối lượng:
Đào tạo chuyển giao công nghệ:
Quy trình vận hành, bảo dưỡng, xử lý thông tin cảnh báo
+ Trường hợp thông tin cảm biến xuất hiện cảnh báo, thực hiện các bước xử lý theo quy trình vận hành.
Trường hợp tín hiệu bất thường.
+ Thao tác các bước thực hiện theo quy trình vận hành, kiểm tra tín hiệu có ổn định, theo quy luật bình thường hay không.
+ Trường hợp đã kiểm tra nhưng không khắc phục được, cần liên hệ trực tiếp với Nhà thầu cung cấp để được hổ trợ.
+ Quy trình bảo dưỡng:
+ Quy trình vận hành:
Ngoài ra công việc đo đạc, đánh giá sức khỏe của cầu có thể được thực hiện thông qua việc kiểm định đánh giá định kỳ. Tuy nhiên việc này đòi hỏi huy động nhân lực lớn, tốn thời gian và đôi khi còn đòi hỏi cả việc ngừng lưu thông phương tiện trên cầu để thực hiện việc xếp tải, đo đạc, chưa kể bản chất nguy hiểm của công việc này đối với nhân lực tham gia. Thêm vào đó việc kiểm tra đánh giá định kỳ có thể ghi nhận được các hiện tượng nhất thời tại thời điểm diễn ra việc kiểm định, công việc này không thể bao quát được toàn bộ quá trình vận hành của cầu dưới nhiều điều kiện khác nhau. Mặt khác một số hiện tượng nguy hiểm, chỉ xảy ra dưới một số tổ hợp điều kiện thực tế nhất định ví dụ như hiện tượng dao động của dây treo do gió và mưa kết hợp, những điều kiện đó không thể được tạo ra do con người để phục vụ công việc kiểm định. Vì vậy, việc xây dựng một hê thống quan trắc tự động, cùng một lúc quan trắc được nhiều thông số và vận hành liên tục theo thời gian có thể thu nhập, tích lũy được các dữ liệu quan trọng. Nhờ đó việc quan trắc, đánh giá khả năng làm việc của cầu có thể được toàn diện cũng như có thể sớm nhận ra những bất thường trong kết cấu để có biện pháp phù hợp kịp thời, tránh những hậu quả đáng tiếc. Đơn vị kiểm tra đánh giá cầu định kỳ nhờ đó mà có nguồn dữ liệu để tham khảo, bổ sung cho các kết quả đánh giá của mình.
Hình ảnh phần mềm hệ thống:
Tổng hợp khối lượng:
Đào tạo chuyển giao công nghệ:
Quy trình vận hành, bảo dưỡng, xử lý thông tin cảnh báo
+ Trường hợp thông tin cảm biến xuất hiện cảnh báo, thực hiện các bước xử lý theo quy trình vận hành.
Trường hợp tín hiệu bất thường.
+ Thao tác các bước thực hiện theo quy trình vận hành, kiểm tra tín hiệu có ổn định, theo quy luật bình thường hay không.
+ Trường hợp đã kiểm tra nhưng không khắc phục được, cần liên hệ trực tiếp với Nhà thầu cung cấp để được hổ trợ.
+ Quy trình bảo dưỡng:
+ Quy trình vận hành:
Ngoài ra công việc đo đạc, đánh giá sức khỏe của cầu có thể được thực hiện thông qua việc kiểm định đánh giá định kỳ. Tuy nhiên việc này đòi hỏi huy động nhân lực lớn, tốn thời gian và đôi khi còn đòi hỏi cả việc ngừng lưu thông phương tiện trên cầu để thực hiện việc xếp tải, đo đạc, chưa kể bản chất nguy hiểm của công việc này đối với nhân lực tham gia. Thêm vào đó việc kiểm tra đánh giá định kỳ có thể ghi nhận được các hiện tượng nhất thời tại thời điểm diễn ra việc kiểm định, công việc này không thể bao quát được toàn bộ quá trình vận hành của cầu dưới nhiều điều kiện khác nhau. Mặt khác một số hiện tượng nguy hiểm, chỉ xảy ra dưới một số tổ hợp điều kiện thực tế nhất định ví dụ như hiện tượng dao động của dây treo do gió và mưa kết hợp, những điều kiện đó không thể được tạo ra do con người để phục vụ công việc kiểm định. Vì vậy, việc xây dựng một hê thống quan trắc tự động, cùng một lúc quan trắc được nhiều thông số và vận hành liên tục theo thời gian có thể thu nhập, tích lũy được các dữ liệu quan trọng. Nhờ đó việc quan trắc, đánh giá khả năng làm việc của cầu có thể được toàn diện cũng như có thể sớm nhận ra những bất thường trong kết cấu để có biện pháp phù hợp kịp thời, tránh những hậu quả đáng tiếc. Đơn vị kiểm tra đánh giá cầu định kỳ nhờ đó mà có nguồn dữ liệu để tham khảo, bổ sung cho các kết quả đánh giá của mình.
Tác giả bài viết: KS. Phạm Huy Hùng
Ý kiến bạn đọc
Bạn cần đăng nhập thành viên để có thể bình luận bài viết này
THƯ VIỆN TÀI LIỆU
Thống kê từ 20/11/2018
- Đang truy cập9
- Hôm nay610
- Tháng hiện tại8,374
- Tổng lượt truy cập2,310,175