Tải bản đầy đủ (.pdf) (111 trang)

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hiện trạng ăn mòn của một số công trình cầu đường sắt ở miền trung và đề xuất giải pháp khắc phục

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.05 MB, 111 trang )

..

TRƢỜNG ĐẠI HỌC

ĐIN

HỒNG N

O

T

U

NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG ĂN MỊN ỦA MỘT SỐ
CƠNG TRÌNH CẦU ĐƢỜNG SẮT Ở MIỀN TRUNG
VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình Dân dụng và cơng nghiệp
Mã số: 60.58.02.08

LU N VĂN T ẠC SĨ KỸ THU T

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. PHẠM MỸ

Đà Nẵng - Năm 2018


ƢƠNG 0:

LỜI



M ĐO N

Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa
từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào.

Tác giả luận văn

Đinh Hoàng Nhật

u


MỤ



TRANG BÌA
LỜI AM OA
M
TRANG TĨM TẮT LUẬ VĂ
KÝ HIỆU V
Ơ VỊ
A
M
CÁC
A
M
MỞ

U .................................................................................................................... 1
1. T n
......................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu: ............................................................................................. 5
3. ố ƣợng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................... 5
4. P ƣơng á ng ên ứu ....................................................................................... 5
5. C u trúc luận văn ................................................................................................... 6
ƢƠ
1:
U TỔ
QUA Ă M
U ƢỜ
SẮT ............. 8
1.1. Giới thiệu tổng quan............................................................................................ 8
1.1.1. P n
án g á n
n ng ên ứ ên
g ớ ................................. 8
1.1.2. P n
án g á n
n ng ên ứ
ng nƣớ ................................. 11
1.2.
ng ơ ng ên ứ .......................................................................................... 12
ƢƠ
2: Ơ SỞ
T UY T P
T
T
Ă M

A
U T P .................................................................................................................. 13
2.1. Tổng
n .......................................................................................................... 13
2.2. P n
ng
n
ạn
ƣờng ắ ............................. 13
2.2.1. X
ng
n
ệ n
n ổ ợ
.................... 14
2.2.2. M ả
ện
g
v án
ả ..................................... 20
2.2.3. X
ng ƣơng n
ng
ng ố ƣợng .......................... 22
2.2.4. P ƣơng n
ng
ệ ống ........................................................... 27
2.3.
n ậ
............................................................................... 29

2.3.1.
v n .................................................................................................... 29
2.3.2. M ả n ng n ên ................................................................................. 29
2.3.3. Phân bố xác xu t ......................................................................................... 31
2.3.4.

n ậ .......................................................................................... 33
2.3.5. M
ng M n
............................................................................... 34
2.3.6.
ạng á g ớ ạn ............................................................................... 35
2.4. M
n ăn
n ................................................................................................. 35
ƢƠ
3: M
T TR
P
T
T QU M P
V
T
ẬY
A
T
U .............................................................. 39


3.1. P n

n ả
ng ............................................................................... 39
3.1.1. ớ
ệ ..................................................................................................... 39
3.1.2. M
n ả
ng
ƣờng ắ ................................................................. 39
3.1.3. Xá n á
ng ố ống ê

ng n
n ........................... 41
3.2. M
n ứ
áng ả
ng
................................................................. 42
3.3. P n
ản ƣởng ăn
n ng ƣơng á
n
ạn ................... 44
3.3.1. X
ng
n ăn
n .......................................................................... 44
3.3.2. M
n
n

ạn ............................................................................ 47
3.3.3. M
n vậ ệ .......................................................................................... 48
3.3.4.
ện ên ............................................................................................. 49
3.3.5. P n

ng ........................................................................ 50
3.4. án g á
n ậ
ản ƣởng
ăn
n
1 ................................. 72
3.4.1. X
ng
ạng á
ả năng
ốn .............................................. 74
3.4.2. P n
n
án

n ậ
1 ........................................... 79
3.5.
ận ƣơng 3 ............................................................................................. 81
T UẬ V
Ị...................................................................................... 83
T

ỆU T AM
O ............................................................................................ 85
QUY T Ị
AO Ề TÀI LUẬ VĂ T
SĨ ( N SAO).
B N SAO K T LUẬN C A H I ỒNG, B N SAO NHẬN XÉT C A CÁC
PH N BIỆN.


TRANG TÓM TẮT LU N VĂN
NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG ĂN MỊN ỦA MỘT SỐ CƠNG TRÌNH CẦU
ĐƢỜNG SẮT Ở MIỀN TRUNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC
v ên:

n Hoàng


ậ X

Chuyên ngành:

ng

Mã ố: 60.58.02.08
Khóa: K33 T ƣờng ạ

á

-


Tóm tắt - T
ạng ện n
ên ả nƣớ ó
n
ng
ụ vụ
n ƣờng ắ ắ
ãv
ng ống
ng ê
ng
ăn
n
n ên n ƣởng
ăn n ã
gả
ả năng
g
ở ngạ ớn
vệ g
ng g
ng ng
ngƣờ
g g
ng
gả
n
n
ng n



ó ng ĩ ớn v
ố vớ
nƣớ v
ụn ƣ
ng ên
Rồng T n ó v v Tá ạ
ăn
n
gả
ƣợng vậ ệ
( ƣờng
/
n n ồ
gả
áng ể)
gả
ện ạ á v

á
ận
ng
ản ƣởng
ớn n ả năng
M ố
ận
n ạng v
ển v
ớn
ng

óv n
ƣ ó
gả á
ậ n


ƣớ

v M n T ng ó v
ng g á
ển
T
ắn ở ã T ƣờng Sơn nên
ƣợng
ố (
) ng
ng
n
ện
ận ợ ể
ăn
n n ên n n n ơn ố vớ n ng ng
n
ng ng
V ụ T n
ó ó
Rồng; g ệ An ó
Yên
X n;
ó

S ng ồ
ã ƣơng T
ện P ng
n;
TP
ẵng;
ê Sơn
ện n Q ảng
;
Rù R Q Sơn Q ảng
vv
n
P n R ng ó
T á
n ng
n
ãv
ng
ăn
n
g ản ƣởng n ả năng
vệ v

n
ể án g á ả năng
vệ
ng

ả á ứ
v

ng
n
n
án g á ạ
ả năng
vệ T ó
ng
ớ ó ơ ở ể
á
ện á
ợ v ệ

nn
ng
ƣ ó
ng ên ứ n
v ụ ể ể
án g á ứ
n
nv
ả năng
vệ
n ng
ận
ng
ƣờng ắ ên
v M n T ng
ăn
n
n ên n

ó ện á
n ng
ớ ợ
ể ả

ện n
n
ện
ậ v
ện n
ng á n
ụng
n v vậ
g ên ứ
ện ạng ăn
n
ố ng n
ƣờng ắ ở M n T ng v
gả
á


n n
ả á
á n
ăn
n n ên á
ng
ƣờng
ắ ên

n T n ng ố ệ
ả á n
n
n
ăn
n
ƣợ
ên ƣơng á
n
ạn ( M) ể án g á ạ
ả năng
n ng
n
ƣớ
ăn
n n ên v
n
ng ên n n
ố ản
ƣởng n
ng n n

á
ện á


á
cơng trình này
Từ khóa – Ăn
n


n
ạn

;
ổn n



ng

n
ng (6

ng
ó )



n

n


Study on The Corossion Actuality of Some Steel Rail Bridges in The
Middle Area of Vietnam, Proposed Solutions to Remedy
Abstract – In current reality, a lot of steel bridges connected the North-South
railway line have been seriously degraded due to corrasion and nature corrosion.
The corrosion of the steel bridges have reduced their capacity of bearing load. As a
result, this might interfere with the traffics, it causes to feel panic for traffic

participants, simultaneously it might reduce the aesthetic effect of the bridge.
Especially, for the bridges that play a great historical role with respect to our
country, such as Long Bien bridge, Ham Rong Bridge, etc. The damaging effect of
the corrosion with respect to steel bridges is to reduce the mechanical properties of
the steel material e.g., reducing Young's modulus, strength; and to reduce the cross
sections that locate at the critical positions of each member in the bridge, i.e., the
locations that have maximum internal forces. Consequently, the bearing load
capacity of the bridge has been significantly decreased, some of the members are
dramatically displaced and deformed. But so far, there is no available technical
solution proposed.
Our country, specifically the geographical location of middle area is limited by
the East Sea to the east, and in the west it is obstructed by Truong Son mountain
range. Therefore, the chloride content in the air is very high, this is a convenient
condition for the corrasion and the nature corrosion take place faster than with
respect to the steel structures. For instance, the Ham Rong bridge is located in
Thanh Hoa province, in the similarity Yen Xuan bridge in Nghe An, Song Bo
bridge in Hue, Nam O bridge in Danang, Chiem Son and Ru Ri bridges in Quang
Nam, Thap Cham in Phan Rang and so on. The most of these bridges have been
corrading and corroding, it affect to the workability and architectural aesthetics of
the bridges. In order to evaluate the workability of the steel bridges, it needs to
investigate the corrosion measure, corrosion location to build the analyzed model
for reevaluating the workability of steel bridges. Thence, we have the basis to
propose the appropriate and effective solutions.
So far, there are no study/research to assess the safety measure and practical
workability of the structural members in the railway bridge in the Middle area due
to corrasion and nature corrosion so that it is necessary to have a proper method of
repairing, upgrading or replacing the structures in the bridge in order to ensure the
safety conditions, technical conditions and economic conditions during the process
of exploitation and use. Therefore, the subject "Investigation on Corrosion
Actuality of Steel Rail Bridges in Middle Area of Vietnam, Proposed Solutions to

Remedy" is essential. Using finite element method, an analysis model is
established based upon the survey data to reevaluate the actual bearing load
capacity with respect to the steel bridges under corrasion and nature corrosion.
Finaly the reasons lead to reducing workability of steel bridges are analyzed,
thenceforth the effective treatment solutions are proposed.
Key words – Corrosion, steel structures, bridge structures, analysis of multibody
dynamics, finite element analysis, bucckling, moving load. (6 keywords).


KÝ HIỆU VÀ ĐƠN VỊ
1.1 Ký hiệu
ảng ƣớ
ùng vớ n

ng

ng

n



á



ƣợ

ụng


ng

ận văn n

ả vắn ắ
V T TẮT

TT
01

P ƣơng

á

02

Hàm xác su t tập trung (Probability Mass Function)

PMF

03

Hàm mậ

PDF

04

Hàm phân bố tích lu (Cumulative Distribution
Function)


CDF

05

Trạng thái giới hạn tới hạn (Ultimate Limit States)

ULSs

06

Trạng thái giới hạn s dụng (Serviceability Limit
States)

SLSs

07

Trạng thái giới hạn m i (Fatigue Limit States)

FLSs

08

P ƣơng n
Equations)

DAE

n t h u hạn (Finite Element Method)

xác su t (Probability Density Function)

ại số vi phân (Differential Algebraic

FEM

1.2 Đơn vị


ẩn

- ng

ận văn

3 ƣợ

ên ơ ở ệ ơn v :

ố ệ ơn v v
ợ vớ

3

á n ƣM

MS

n
ng ƣợ


ụng


N
ảng 2 1: R ng
ảng 2 2: T

ng


ảng 3 1: ệ ố
ảng 3 2: á

án

ống ê


v

v

ng ệ

ống

ƣờng ắ .......26

........................................................................37


ệ ố

ng ố á
ụng

MỤ CÁC ẢNG

n

ng

ĩn

ả .........................................41

ống ê

ng

áng ả

án nóng

g ng ổ ợ ....................................................44

ảng 3 3: ệ ố

ứng


v



ẩn

ng



....75

ảng 3 4: ệ ố

ứng

v



ẩn

ng



.....77

ống ê


á

,

v

ảng 3 5:

á

v gá



..........................79


N

MỤ CÁC

N

n 1 1: T n ảnh c u Long Biên Hà N
ƣới s xâm th ăn
n nhiên .....1
n 1 2: M t số hình ảnh chi ti t k t c u c u Long Biên b ăn
n ........................2
n 1 3: u Long Biên b bi n dạng v
ển v lớn............................................3

n 1 4: á
u thu c Mi n Trung, Việ
ã v ạng b ăn
n .............4
n 2 1: M ả
n 2 2: ơ

n

n

n

ng ạ
n
ố .............................16
: ) án
v
á n ; ) án
v
..........................................................................................21

n 2 3: Sơ ồ ớ
v
n 2 4: ƣờng ng ăn
nP
n 3 1: Tả
n
n
n

n
n

ng ụ

á

ển ng
nó .................................................27
1999 .............................................................38
.................................................................42

3 2: Tả
ng ụ
ng ..............................................................................42
3 3: Tả
ng ụ
á ............................................................................42
3 4: ) T
ện
ng ng )
ện
...........................................45
3 5: M
n
n
.........................................................................45
3 6: Ăn
n ạ ản ã gó
................................................................45


n 3 7: Ăn

n ản án

ƣớ

ng ng ...........................................................46

n 3 8: Ăn
n ản án
n 3 9: M
n
á
n 3 1 : P á n ƣớ

ƣớ

...............................................................46
v ăn
n ......................................................47
............................................................................47

n
n
n
n
n
n
n


3 11: P á n ƣớ ệ ống
v
v .......................................................47
3 12: P á n ƣớ án
a .......................................................................48
3 13: Q n ệ g
ứng
v
n ạng
vậ ệ
............................49
3 14:
ạ gố
n
v
ố ụ...........................................49
3 15:
ện ên
ng
vệ
.......................................50
3 16: M
ng
ệ ệ
n (
v
ng ng)
...50
3 17: S án

ển v
ĩn ả
ƣ ăn
n v ăn
n ......51

n 3 18: P ổ
ển v
ĩn ả
ƣ ăn
n ......................52
n 3 19: S án ứng
V nĩn ả
ƣ ăn
nv
ăn
n ....................................................................................................53
n 32 :P ổ
n ố ứng
ƣ ăn
n
ĩn ả .........................53
n 3 21: P ổ
n ố ứng
ã ăn
n
ĩn ả .............................53
n 3 22: S án ứng
ĩn ả
ƣ ăn

n v ăn
n .54


n 3 23: S

án
ƣ


ăn

ển v
n ( ƣớ 1 nă ) v

1(

ên) g
n

ã

n
ăn

n

ện

ạ ( = 774s) ........................................................................................56

n 3 24: S án

ển v
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện
ạ ( = 1548 ) ........................................................................................56
n 3 25: S án

ển v
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện
ạ ( = 2322 ) ........................................................................................56
n 3 26: S án

ển v
1(

ên) g
n
ƣ

ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện
ạ ( = 3 96 ) ........................................................................................56
n 3 27: S

n 3 28: S

n 3 29: S

án

ển v
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện
( = 387 ) ........................................................................................57
án


ển v
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện
( = 4644 ) ........................................................................................57
án

ển v
1(
ên) g
n
ƣ

ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện
ạ ( = 5418 ) ........................................................................................57
n 3 3 : S án

ển v
1(

ên) g
n
ƣ


n 3 31: S

n 3 32: S

ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện
( = 6192 ) ........................................................................................57
án

ển v
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện
( = 6966 ) ........................................................................................58
án


ển v
1(
ên) g
n
ƣ


n 3 33: S

n 3 34: S


ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện
( = 774 ) ........................................................................................58
án

ển v
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện

( = 8514 ) ........................................................................................58
án

ển v
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện
( = 9288 ) ........................................................................................58


n 3 35: S

án
ƣ

ạ ( =1
n 3 36: S án
ƣ


ăn

ển v
n ( ƣớ 1 nă ) v


1(

ên) g
n

ã

n
ăn

n

ện

6 ) ..........................................................................................59

ển v
1(
ên) g
n
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện

ạ ( =1 84 ) ..........................................................................................59
n 3 37: S án


ển v
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện
ạ ( =1 161 ) ..........................................................................................59
n 3 38: S án

ển v
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện
ạ ( =1 238 ) ..........................................................................................59
n 3 39: S

n 34 : S

n 3 41: S


án

ển v
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện
( =1 316 ) ..........................................................................................60
án

ển v
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện
( =1 393 ) ..........................................................................................60
án

ển v
1(

ên) g
n

ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện
ạ ( =1 471 ) ..........................................................................................60
n 3 42: S án

ển v
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện
ạ ( =1 548 ) ..........................................................................................60
n 3 43: S án
ổ ứng
1(
ên) g
n
ƣ
ăn

n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện ạ
(t=0.0774s) .............................................................................................62
n 3 44: S án
ổ ứng
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện ạ
(t=0.1548s) .............................................................................................62
n 3 45: S án
ổ ứng
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện ạ
(t=0.1548s) .............................................................................................62
n 3 46: S án

ổ ứng
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện ạ
(t=0.3096s) .............................................................................................62


n 3 47: S

án
ƣ

ổ ứng
ăn

n ( ƣớ 1 nă ) v

1(

ên) g
n

ã


n
ăn

n

ện ạ

(t=0.387s) ...............................................................................................63
n 3 48: S án
ổ ứng
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện ạ
(t=0.4644s) .............................................................................................63
n 3 49: S án
ổ ứng
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn

n ện ạ
(t=0.6192s) .............................................................................................63
n 3 5 : S án
ổ ứng
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện ạ
(t=0.5418s) .............................................................................................63
n 3 51: S

án

ổ ứng
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện ạ
(t=0.6966s) .............................................................................................64
n 3 52: S án

ổ ứng
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện ạ
(t=0.774s) ...............................................................................................64
n 3 53: S án
ổ ứng
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện ạ
(t=0.8514s) .............................................................................................64
n 3 54: S án
ổ ứng
1(
ên) g
n
ƣ
ăn

n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện ạ
(t=0.9288s) .............................................................................................64
n 3 55: S án
ổ ứng
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện ạ
(t=1.006s) ...............................................................................................65
n 3 56: S án
ổ ứng
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện ạ
(t=1.084s) ...............................................................................................65
n 3 57: S án

ổ ứng
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện ạ
(t=1.161s) ...............................................................................................65
n 3 58: S án
ổ ứng
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện ạ
(t=1.238s) ...............................................................................................65


n 3 59: S

án
ƣ


ổ ứng
ăn

1(

n ( ƣớ 1 nă ) v

ên) g
n

ã

n
ăn

n

ện ạ

(t=1.316s) ...............................................................................................66
n 3 6 : S án
ổ ứng
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn

n ện ạ
(t=1.393s) ...............................................................................................66
n 3 61: S án
ổ ứng
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện ạ
(t=1.471s) ...............................................................................................66
n 3 62: S án
ổ ứng
1(
ên) g
n
ƣ
ăn
n ( ƣớ 1 nă ) v
n
ã ăn
n ện ạ
(t=1.548s) ...............................................................................................66
n 3 63: S

án
n ( ƣớ

n 3 64: S án
n ( ƣớ
n 3 65: S án
n ( ƣớ
n 3 66: S án

ổ ứng

1 nă ) v
ổ ứng

1 nă ) v
ổ ứng

1 nă ) v
ổ ứng


n ( ƣớ 1 nă ) v
n 3 67: S án
ổ ứng

n ( ƣớ 1 nă ) v
H n 3 68: S

án
n ( ƣớ
n 3 69: S án
n ( ƣớ
n 3 7 : S án

n ( ƣớ

ổ ứng

1 nă ) v
ổ ứng

1 nă ) v
ổ ứng

1 nă ) v

n 3 71: S

ổ ứng
1 nă
ổ ứng
1 nă
ổ ứng
1 nă
ổ ứng
1 nă

án
n ( ƣớ
n 3 72: S án
n ( ƣớ
n 3 73: S án
n ( ƣớ
n 3 74: S án

n ( ƣớ

n
n
n
n
n
n
n
n


)v

n


)v

n


)v

n


)v

n


1 g
ã ăn
1g
ã ăn
1g
ã ăn
1g

n

ã

n

ăn
1 g
ã ăn
1g
ã ăn
1g
ã ăn
1g
ã ăn
1g
ã ăn
1g
ã ăn
1g
ã ăn

1g
ã ăn

n

n

n
n
n
n
n
n
n
n

n
ƣ
ăn
ện ạ ( = 774 ) .67
n
ƣ
ăn
ện ạ ( = 1548s) .67
n
ƣ
ăn
ện ạ ( = 1548 ) .68
n
ƣ

ăn
ện ạ ( = 3 96 ) .68
n
ƣ
ăn
ện ạ ( = 387 ) ...68
n
ện ạ ( =
n
ện ạ ( =
n
ện ạ ( =

ƣ
ăn
4644 ) .68
ƣ
ăn
6192 ) .69
ƣ
ăn
5418 ) .69

n
ện
n
ện
n
ện
n

ện

ƣ
ăn
6966 ) .69
ƣ
ăn
774 ) ...69
ƣ
ăn
8514 ) .70
ƣ
ăn
9288 ) .70

ạ (=
ạ (=
ạ (=
ạ (=


n 3 75: S

án

ổ ứng



n ( ƣớ 1 nă ) v

án
ổ ứng

n ( ƣớ 1 nă ) v
n 3 77: S án
ổ ứng


1g
n

ã

n 3 79: S
n 38 :S

án
ổ ứng

n ( ƣớ 1 nă ) v
án
ổ ứng

n ( ƣớ 1 nă ) v

n 3 81: S

án
n ( ƣớ
n 3 82: S án

n ( ƣớ
n 3 83: ện
n 3 84: ện
n 3 85:

ổ ứng

1 nă ) v
ổ ứng

1 nă ) v
ện n ạ
ện n ạ



ứng

n 3 86: án g á ố ƣ
n 3 87:



n
n
n
n

3 89:
39 :

3 91:
3 92: S

n ậ
n ậ
n ậ
án
ăn

ăn

ện ạ ( =1

n

1g
ã ăn
1g

n

n
ƣ
ăn
ện ạ ( =1 84 ) ...70
n
ƣ
ăn

n


ã

n

n

ăn
1g
ã ăn

n

1g
ã ăn

n

1g
ã ăn

n
n

vớ ĩn

1g
ã ăn
1g
ã ăn

ăn
n
ăn
n

6 ) ...70

n

ện ạ ( =1 161 ) ...71
n
ƣ
ăn
ện ạ ( =1 238 ) ...71

n

n
ƣ
ăn
ện ạ ( =1 316 ) ...71

n

n
ƣ
ăn
ện ạ ( =1 393 ) ...71

n

ƣ
ăn
n ện ạ ( =1 471 ) ...72
n
ƣ
ăn
n ện ạ ( =1 548 ) ...72
ản án .....................73
ản ụng ....................73

ả ...................................................76

......................................................................76
ứng

n 3 88: án g á ố ƣ

ăn

ƣ

n

n 3 76: S

n ( ƣớ 1 nă ) v
n 3 78: S án
ổ ứng

n ( ƣớ 1 nă ) v


n

vớ ả

ng

n

..................................78

......................................................................78

ả năng
ốn
ả năng

ả năng
v ng

ng ứng

1 ..........................................80
1............................................80
1 ........................................80
ƣ ăn
nv
ã

n ................................................................................................81



1

MỞ ĐẦU
1. T nh ấp thi t ủa

tài

Th c trạng hiện nay, trên cả nƣớc có r t nhi u cây c u làm b ng k t c u thép
phục vụ tuy n ƣờng sắt Bắ
ăn

n

n ên

n

ãv

ng

ƣởng c a s ăn

ống

ng ê

n ã


ng

g ảm khả năng

ul c

c a cây c u, gây trở ngại lớn cho việc giao thông, gây tâm lý hoang mang cho
ngƣời tham gia giao thông, làm giảm m quan ki n
ó

cây c

ng ĩ

ớn v m t l ch s

ối vớ

ng

n

c biệt m t số

nƣớc, ví dụ n ƣ

u Long Biên,

Hà N i (xem Hình 0.1), C u Hàm Rồng, Thanh Hóa (Hình 0.3).


n 1.1: Tồn cảnh c u Long Biên Hà N

Tác hại c a s ăn
l /

n

n

g ảm ch

n ồi c a thép giả

ƣới s xâm th

ăn

ƣợng vật liệ

n

nhiên

( ƣờng

ch u

áng ể), làm giảm ti t diện tại các v trí hiểm


y u c a các b phận k t c u trong cây c u. Trong Hình 0.2 cho th y nh ng b phận
k t c u chính c a cây c u b ăn
năng
ƣ

n ng ê

ng, làm ản

ƣởng r t lớn

u l c. M t số b phận b bi n dạng và chuyển v r t lớn
ó

t giải pháp k thuật nào khắc phụ

lý manh mún, thi u khoa h
m t m quan ki n trúc cây c

n ƣ

ngƣợc lạ

n ƣ

ng
n

n khả
óv n


u cách x

y gỗ mục chèn chống tạm, gây phản cảm, làm

c biệt biện pháp x lý thi u tính khoa h c.


2

n 1.2: M t số hình ảnh chi ti t k t c u c u Long Biên b ăn

Nh ng ăn
(xem Hình 0.3)

n ục b n ƣ ên

n

n

n bi n dạng tổng thể c a cây c u r t lớn

u này gây tâm lý hoang mang cho nh ng ngƣời tham gia giao


3

thông qua lại trên c u, và dân chúng sống trong khu v c xung quanh cây c u.


n 1.3: C u Long Biên b bi n dạng v

ƣớ

c biệt khu v c Mi n T ng ó v

T

ắn ở

ã T ƣờng Sơn nên

n
n n

ển v lớn.

ện

ận ợ

ng g á

ƣợng

ố (

)




ăn

ng

ển
ng

n

n ên

n

ơn ối với nh ng cơng trình xây d ng b ng k t c u thép. Ví dụ, Thanh Hóa

có c u hàm Rồng; Nghệ An có c u n Xn; Hu có c u Sơng Bồ thu c th xã
ƣơng T

ện P

ng

n; c

TP

ẵng; c

Bàn, Quảng Nam; c u Rù Rì, Qu Sơn Q ảng


vv

Tháp Chàm (Xem Hình 0.4). H u h t nh ng cây c
mòn gây ản
năng
d ng
sở ể

ƣởng

n khả năng

n

án g á ại khả năng

Sơn

ện

n Phan Rang có c u

ãv

ng b xâm th

v ệc và thẩm m ki n

v ệc c a chúng thì phải khảo sát mứ

n

n

ê

ăn

ể án g á

xâm th c, v trí xâm th c, xây
v ệc. T

ó

ng



ó ơ

xu t các biện pháp x lý thích hợp và hiệu quả.

C u Hàm Rồng, Thanh Hóa



C u Yên Xuân, TP. Vinh, Nghệ An



4

C u Sông Bồ, Th a Thiên, Hu

TP

C

C u Bà B u, Th a Thiên Hu

ẵng

ê

C

Sơn

C u Trà Bồng, Châu Ổ, Quảng Ngãi

C u La Hai, Phú Yên

C u Sông Cái, Khánh Hịa

C u Móng, TP. Phan Rang, Tháp Chàm

n 1.4: Các cây c u thu c Mi n Trung, Việ

nn
n


mứ
á

ng
nv

ƣờng ắ

ên

a ch

ện

ậ v

ƣ

ó

ả năng

vệ

n ng
ện

n


ãv

ng ên ứ n
n

ct

v c Mi n T ng


ng

á

ng

ể ả
n

n

n

ận

ng

n ên n

ó




ện n

ện

n

ụng

đường sắt ở Miền rung và đề uất g ả ph p hắc phục
á

n

và cụ thể ể án g á

ăn


ạng b ăn

gh ên cứu h ện tr ng ăn m n của một số cơng trình cầu

Chính vì vậ
á

ện Bàn, Quảng Nam


ăn

n

n ên á

t c n thi t nh



ng

ên

ƣờng ắ


5

n T n

ng ố ệ
ên

xu t d

ƣơng

n


ct


á
n

ố ản

n

n

ng

ng ên n n

á n
ạn (

ăn

M) ể án g á ạ

ƣớ

ƣởng

n
ăn


n

n

ƣợc

ả năng

n ên v

n

n k t c u cơng trình nh m mụ

xu t các

biện pháp x lý hiệu quả cho các công trình này.
2. Mục tiêu nghiên cứu:
Mục tiêu tổng quát c

tài là nghiên cứ

mòn t n ên ối với hệ thống c

án g á

ện trạng s xâm th

ƣờng sắt trên khu v c Mi n Trung, t


xu t nh ng biện pháp x lý hiệu quả cho các cơng trình hiện có ở khu v
ng

sở mục tiêu nghiên cứ
á v

Khả

ăn
ó

T ên ơ

tài cụ thể hóa m t số mục tiêu chi ti t sau:

án g á ƣợc mứ

ăn

n

ƣờng sắt

nhiên c a hệ thống c

trên khu v c Mi n Trung.
Xây d ng ƣợ
tích s ăn
P n
n


n

n

n





ƣợc tạo ra ở ên

xu

ng
v

ăn

n

n ên

á

ện

á


n

ct

ận ợ g ả
ƣợ

ƣơng

áp ph n t h u hạn ể phân

ng

ăn

a t n ên ối với k t c u.

ƣợ
ện

ng



n

n á




ờ g n

ng ệ

ng

ụ v

n với mô

á

n







án g á

ệ thống c

ƣờng

sắt hiện nay cho khu v c Mi n Trung.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
ố ƣợng ng ên ứ : á
xâm th

P ạ

ăn

ƣờng sắ

ên

a bàn mi n T ng

ng

n.

v ng ên ứ :

Khảo sát th c trạng c a các cây c
b xâm th

ăn

ƣờng sắ

n

a bàn mi n T ng

ng

n


Nghiên cứu lý thuy t, xây d ng mô hình số ể
th c t

ên

n

ƣợ





ng

4. Phƣơng pháp nghiên ứu
P ƣơng á
thuy t
n

t: T
v ậ ợ
ệ ; ng ên ứ v
ểu lý
ng l c h c nhi
ố ƣợng (multibody dynamic), lý thuy t


6


n

tin cậy,

ạn

ng á

n

ố ể

ng

án.
P ƣơng
nhậ ăn
S

á ố: X
n. Xá n

án
ứng

ng
ƣờng

án g á: S án

á n
g

n ố ăn
ng ăn
n

n

n
ời gian.

án g á ản ƣởng c ăn
ng ồng ờ
áng

ăn

nv

n ên


thâm
tc u
án.



5. Cấu trúc luận văn

N

ng ơ ản c

ận văn n ƣ

:

Mở Đầu

1. Tính c p thi t c

tài

2. Mục tiêu nghiên cứu
3 ố ƣợng và phạm vi nghiên cứu
4 P ƣơng á ng ên ứu
hƣơng 1. Nghiên cứu tổng quan ăn mòn ầu ƣờng sắt
1.1.
Giới thiệu tổng quan.
1.1.1
P n
án g á n
nh nghiên cứu trên th giới.
1.1.2
P n
án g á n
n ng ên ứu ng nƣớc.
1.2
ng ơ nghiên cứu.

hƣơng 2. ơ sở lý thuy t phân t h tá ộng ăn mòn ủa cầu thép
2.1.
Tổng quan
2.2.
P n
ng l c h c ph n t h u hạn c a c
ƣờng sắt
2.2.1
Xây d ng ph n t t m cho hệ thanh dàn tổ hợp c a c u thép
2.2.2
Mô tả u kiện ti p xúc gi a ray và bánh tàu hoả
2.2.3
Xây d ng ƣơng n
ạo c a bài toán
2.2.4
P ƣơng n
ng l c h c hệ thống
2.3.
Lý thuy
tin cậy k t c u
2.3.1
tv n
2.3.2
Mô tả bi n ng u nhiên
2.3.3
2.3.4
2.3.5
2.3.6
2.4.


Phân bố xác xu t
Ch số
tin cậy
Mô ph ng Monte Carlo
Hàm trạng thái giới hạn
M
n ăn
n

hƣơng 3. Mơ hình tải trọng, phân tích k t quả mơ phỏng và ánh giá
ộ tin cậy của k t cấu
3.1.
Phân tích mơ hình tải tr ng


7

3.1.1

Giới thiệu

3.1.2

Mơ hình tải tr ng c

3.1.3
3.2.
3.3.

Xá nh các thơng số thống kê c a tải tr ng thành ph n

Mơ hình sức kháng tải tr ng c a c u
Phân tích ản ƣởng ăn
n ng ƣơng á PT

3.3.1
3.3.2
3.3.3

Xây d ng
n ăn
n
Mơ hình ph n t h u hạn
Mơ hình vật liệu

3.3.4
3.3.5

u kiện biên
Phân tích k t quả mơ ph ng

3.4.
3.4.1

án g á
tin cậy do ản ƣởng c
Xây d ng hàm trạng thái khả năng

3.4.1
3.4.2
3.5.


Xây d ng hàm trạng thái khả năng u uốn
Phân tích tính tốn ch số
tin cậy d m DD1
K t luận

K t luận và ki n nghị
1. K t luận
2. Ki n ngh
TÀI LIỆU THAM KHẢO

ƣờng sắt

ăn
n
u uốn

m DD1


8

ƢƠNG 1:
NG I N ỨU T NG QU N ĂN MÒN ẦU ĐƢỜNG SẮT
1.1. Giới thiệu tổng quan
1.1.1.
Kể t khi bắ
ã

c


u tiên khoảng 2

u xây d ng các cây c

n

n v



ƣớc,

ƣợc xây d ng trên toàn th giới trong th kỷ 19-20 và
n ƣ

trong m t loạt các cơng trình c u thì c u thép chứng t
d ng tốt nh t. Th c t chứng

n

óƣ



tơng, cụ thể mối quan hệ gi

ƣờng

và khố ƣợng c


ại vật liệu xây

á ngƣợc lại so với vật liệu bê
óƣ

ng ơn

tr i so với vật liệu bê tông. Với thép, việc xây d ng các cây c u trở nên d
với thời gian xây d ng ngắn ồng

ng ƣợc bảo vệ trong khí quyển có thể

lợi là thép k t c
giảm khả năng

ng

ul cc

các cây c u này phả
thống ƣờng

ờ g ảm chi phí xây d ng T

á

ng

ƣợc ứng x c a các c u hiện tại b ăn


lập m

ƣơng

á

n

á

ể ƣớ

n năng

ƣờng cao tốc thép và k t c u hạ t ng ƣờng sắ
á

á n

ơ

n ƣờng b v

122,000 c u trên 615,000 cây c u trong nƣớ

ƣờng

ng ƣơng


ng
vớ ƣ

giao thơng có thể gây ra các v n

ƣơng án ó

ó

n

ng n

ể ƣợc th c hiện

cậ

u quan tr ng là
u thập kỷ và thi t

ng

ốn. L a ch n

ên



ảm bảo s an toàn c a chúng.


á

n ƣ

ẳng hạn ở M , có

n nâng c p. M t v n

ƣơng

u này cho th y

ƣợng hiện có v tải tr ng và
ả năng

u tải và m i. Hai

n các k t c u c u khơng an tồn bao

gồm; (1) thay th m t cây c u với m t k t c u mới và (2) nâng c p k t c
mứ

n

ng n ƣ ệ

c vận chuyển còn lạ

nơ 66% ố cây c u 50 tuổi trở lên [1]


nhi u cây c u hiện tạ

n

ƣờng sắt, nhi u cây c u ở các quốc

ƣợc xem là có c u trúc kém ho

t tồn tại ở

n

ƣơng ện quan tr ng nh t cho việc vận chuyển

phải hiể

g

ăn

ub t

ó v ệc bảo trì c u thép là r t c n thi t vì

hàng hố và d ch vụ trong xã h i hiện ại c

Theo báo cáo c

n ên


ảm bảo giao thông thông suốt cho xe ô tô, xe tả

ại diện

vƣợt

iể

nm t

ƣờng là r t tốn kém và gây ra nhi u rối

loạn v giao thông. L a ch n thứ hai, bao gồm việ ăng ƣờng và s a ch a các y u
tố c u trúc b

ƣ

ng ho c y u, là m t cách ti p cận cục b nh m vào nh ng

ểm


9

gây ra s thi u hụt toàn b c u trúc. Cách ti p cận thứ hai t t nhiên là kinh t
ít gây xáo tr n ơn

ng g

ng T

n

là s phụ thu c vào k t quả
Ăn

n

n ên

v v ng ời.

ƣờng c

nó T ng

u xảy ra ở các vùng a-nốt trên b m
n ƣợc giải phóng kh i c

á

n

ƣơng v

ó

ng

ng


v nƣớ

n n

3O2

n

n

s

ơn

ƣờng
ngƣờ

nguy hiể
ơn

g

ƣ

g
ã

g

ó ăn


:

n ó á

ng
n

ng lớn ối với

ƣờng nó ƣợc tập trung
ƣợng kim loại. M t trong

gả

dày c a kim loại d n

c và phá hoại k t c u, gây nh ng b t hạnh và
ng

ã ƣợc s dụng

tn

tuổi trên 100. Với s

ơ

n


).

không xảy ra. Nguyên nhân c a

v ệc xem xét s tổn th t m

v m

nƣớc (tức là r

nƣớc và oxy. Trong môi

ƣởng c a s ăn

ƣởng nguy hại lớn nh t c a s ăn

n tổn th
Bản nơ

ạng, ản

n

tin cậy và hiệu quả c a k t c

nghiên cứu nhi
nh ng ản

v


ể tạo thành các ion

2Fe2O3.H2O

i s hiện diện ồng thời c

t nhi

ch. Các

ể tạo ra hydroxit sắt, bản thân
ƣơng

2H2O

ƣờng thi u m t trong hai y u tố trên, s ăn
n

ng

ể tạo ra oxit sắt ngậ

Tổng các phản ứng này có thể ƣợc biểu di n

4Fe

v

ển qua c u trúc kim loại tới các


hydroxyl. Các phản ứng này với các ion sắt t a-nố
nó ƣợc ti p tụ

ện hóa, s t n cơng ban

nơ các ion sắ

v trí ca-tốt lân cận trên b m t, k t hợp chúng vớ

s ăn

ƣơng án n

nh s dụng

t quá trình theo thời gian, s suy giảm c a vật liệu thép là k t quả

c a m t phản ứng vớ

Q á

ơn v

ó ơn 5

ng ơn 6 nă

ƣờng sắt ở Nhật
v


t số cây c

ã

n ở thành m t trong nh ng nguyên nhân chính

ng c a các cây c u thép, và thiệt hại c a nó ản

ƣởng nghiêm tr ng

n

b n c a c u thép [2, 3].
Khơng thể b qua các lợi ích c a việc kiể
ó

với các cây c

ng

chi phí bảo trì, giảm r i ro vận

cách l ng lẻ

ng

ó
ó

ối


trợ giúp trong việc lập k hoạch cho công việc c n

thi t mà còn giúp phát hiện và kiểm tra b t kỳ v n
ƣờng hợp khẩn c

ƣờng xuyên và thích hợ

n

xả

ối vớ nó

ngăn ng a s cố c

ng nên

ó g ảm

v ngăn ng a các

ểm tra tình trạng làm việc c a chúng m t

ng ạo ra nguồn thông tin thi t y

ể th c hiện án


10


giá toàn diện v năng l c hiện tại c a nó. M t số nghiên cứu th c nghiệ
tra chi ti t b m t b ăn
ăn

n [4-7] T

u

n ã ƣợc th c hiện bởi m t số nhà nghiên cứu trong vài

ể giới thiệ

thập kỷ

v

á

n ên

ƣơng

á

án g á ức b n còn lại c a t m thép b

ể phát triển m t k thuậ
ng


ti p cận th c nghiệ

án g á

vì b m t b ăn

n

tin cậy, ch có cách
á n

ct

ơn n a,

do nh ng hạn ch kinh t , không thể ti n hành kiểm tra cho t ng c u trúc c u tuổi
tác trong ngân sách c u c a t ng quố g

ó ng

pháp phân tích số có thể ƣợc xem là có d

n

v ệc s dụng

ƣơng

án áng n ậy trong ngành bả


ơ

sở hạ t ng c u [8].
ơn n a, Ahmmad 2010 [9] ã
n ƣới sứ
H

ã

ăng ơn ụ

ảo sát s bi n dạng c a các t m thép b ăn

án ĩn

ện thơng qua cả phân tích th c nghiệm và số.
ể ƣớc tính giảm khả năng

xu t các cơng thức th c nghiệ

khả năng

p thụ năng ƣợng do s ăn

ăng ơn ục. Ok D. 2007 [10] ã

n

a rỗ và s ăn


n ƣợc áp dụng ể tìm ra các cơng thức mớ
ƣơng

á

ng ƣới sức

c hiện phân tích các ph n t phi tuy n tính c a

các t m với các v trí khác nhau và kích cỡ c a s ăn

c a các t

n

n dạng và

n ỗv
ểd

ƣơng

án

n ục b

ó ó

á


ồi

b n cuối cùng

ng ƣợ

nh hình với s ăn

n

n t h u hạn ã ở thành công cụ phổ bi n, mạnh m và
án

linh hoạt nh t trong phân tích c u trúc hợp lý và cho phép d
á

c u trúc phức tạp m

n

á

ơn á

ƣơng

á

ể th y r ng


b n c a các
t cổ

ển

hiện có.
ƣ ã

cập, m t số ƣợng lớn cây c u trên th giớ

ng c n s a ch a ho c

ăng ƣờng. Lý do chính cho việc s a ch a c u có thể là s lão hóa, thiệt hại do tai
nạn, các y u tố

ƣờng
ăng ả v

các cây c

n v v M t số lý do có thể
ƣờng

c u v an tồn. Tại Thụ
20,176 c
53% c

ƣờng b và c
ƣờng sắt và 35% c


Quản lý việ

ổi mã/tiêu chuẩn ho c các yêu

d ch vụ

ển, Cụ

ƣờng b Thụ

ƣờng sắt (15,959 c
ƣờng

ở Thụ

ăng ƣờng và s a ch a m

ăng ƣờng

ển quản lý/sở h u khoảng
ƣờng và 4,217 c

ển ã ên 5 nă

ƣợng lớn các cây c

ƣờng sắt).
[16]
ƣờng là m t


quá trình r t phức tạp và bao gồm nhi u y u tố k thuật và quản lý. Nhìn vào số ti n


11

ƣờng b v

các ch sở h

ƣờng sắt s dụng ể gi cho c u c a h phục vụ ở các

mức tiêu chuẩn, cho th y t m quan tr ng c a việ

ăng ƣờng và s a ch a các hoạt

ng nên ƣợc tố ƣ v thi t k , hiệu quả và áp dụng. Chẳng hạn, trong vòng 10


(1999
á

n2

9) TRV ã

ảng 152 triệ S

ể duy tu bảo trì, các biện

ƣờng b và cải ti n các cây c u trong mạng ƣớ


với c
ó

ƣờng b

SRA ã

ảng 6 tỷ S

u quan tr ng ối với các k

ƣ

ƣờng sắt Thụ

ển

ối

ể gi c u trong d ch vụ [16]. Do
ng ĩn v

t c u làm việ

n

ể có m t

bức tranh rõ ràng v thiệt hại và công tác khắc phục các c u thép.

1.1.2.
Tình hình nghiên cứ ăn

n

ng ƣợc nhi u tác giả

c biệ

n

ng ệ thống c
n

v

ƣợc công bố. Tác giả Phạ

h c thi t th

Phương ph p đ nh gi

ƣờng sắt tại Việt Nam hiện
ng ã ó n

Văn

u nghiên cứu khoa

ệ ã ập trung nghiên cứu


hả năng chịu mỏi còn l i của thanh dàn cầu thép đường

sắt cũ Việt am có ét đến ảnh hưởng của ăn m n [11]. Trong nghiên cứu này tác
giả phát hiện nhi u v t nứ v

ứt c a các thanh xiên trong dàn Krupp c

cứ và k t quả nghiên cứ

ểm c a v t phá h y, v trí các thanh b phá h ng tác

ện ƣợng phá h y m i c a các k t c u b ăn

giả k t luận



ăn

n

M t nghiên cứu khác c a PGS. TS. Nguy n Th Tuy t Trinh [12]. Nghiên cứu
trình bày m t số k t quả án g á á g ải pháp chống ăn

n ên

n có khả năng

áp dụng cho gối thép c a cơng trình c u tại Việt Nam. Bài báo nh n mạnh nghiên

cứu giải pháp bảo vệ chống ăn

n gối thép và các c u kiện b ng thép c a gối c u

nh m nâng cao tuổi th cho các cơng trình c u nói chung và cơng trình c
nói riêng là m t v n

h t sức quan tr ng. Ngồi ra cịn m t số nghiên cứu khác

c a PGS - TS Nguy n Th Bích Th y ph n lớn
cơng trình nghiên cứu ch tạo phụ g
d ng ƣờng ô tô Việt Nam; Ch tạ

u gắn với giao thông

ăng á
ơn

ng

n

án

ng

áng ể là

a s dụng trong xây
ảo vệ k t c u thép khu


v c biển và ven biển; Ch tạo trụ dẻo Elastome làm dải phân cách m m trong ch
d n ATGT;
ng

c biệt, cơng trình nghiên cứu ch tạ

ơn

n ảo vệ k t c u thép

TVT ã ạt giải Nhì Sáng tạo Khoa h c Việt Nam (giả V OT

) nă

2013.
Q

n

án g á á ng ên ứ

ng v ng

nƣớc khẳng

nh r ng



×