giáo trình thí nghiệm cầu

Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường

Bài 1: THÍ NGHIỆM ĐO CƯỜNG ĐỘ MƠ HÌNH DẦM, MỐ
BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHƠNG PHÁ HỦY
Trình bày các bước thực hiện thí nghiệm khảo sát chất lượng vật liệu
kết cấu BTCT theo phương pháp khơng phá hủy đã thực hiện.
1. Phương pháp xác định cường độ nén bằng súng bật nẩy.
Bước 1. Kiểm tra súng và bề mặt mẫu.
Kiểm tra sơ bộ súng, kiểm tra thước đo trên súng, kiểm tra bề mặt mẫu.
Bước 2. Lập đường chuẩn.
Do điều kiện thực tế ở phòng thí nghiệm khơng có mẫu chuẩn nên dùng 5 mẫu thử bê
tơng kích thước 15x15x15 (cm) tiến hành đánh dấu vị trí bắn và bắn lấy số liệu. Bắn
xong cho vào máy nén để đo cường độ nén của mẫu Rn.
Bước 3. Bắn trên mẫu thí nghiệm.
Kiểm tra mẫu thí nghiệm, tiến hành bắn trên 3 vùng thí nghiệm, mỗi vùng bắn 10
điểm, các điểm bắn cách nhau > 2 cm. Phương bắn vng góc với bề mặt mẫu. Đọc
kết quả và ghi chép số liệu.
Bước 4. Xử lí số liệu.
Từ số liệu thu được tiến hành tính tốn kết quả và so sánh kết quả với đường chuẩn đã
lập sẵn.
2. Phương pháp dùng máy siêu âm.
Bước 1. Kiểm tra máy siêu âm và bề mặt mẫu thử.
Kiểm tra sơ bộ máy, kiểm tra số đọc ban đầu trên máy, kiểm tra bề mặt mẫu.
Bước 2. Lập đường chuẩn.
Dùng 5 mẫu thử bê tơng kích thước 15x15x15 (cm) tiến hành siêu âm lấy số liệu tính
tốn và lập đường chuẩn.
Bước 3. Siêu âm trên mẫu thí nghiệm.
Tiến hành siêu âm trên mẫu thí nghiệm, siêu âm theo 3 vùng trước đó đã dùng súng
bật nẩy.

Chú ý trước khi siêu âm phải hiệu chỉnh lại về 0 cho thiết bị đo và phải bơi mỡ lên bề
mặt dầm, đầu dò để tăng tiếp xúc với bề mặt mẫu. Đọc số và ghi chép kết quả.
Bước 4. Xử lí số liệu.
Từ số liệu thu được tiến hành tính tốn kết quả và so sánh kết quả với đường chuẩn đã
lập sẵn.
 Trình bày các hình ảnh, số liệu và kết quả đã thực hiện.
SƠ ĐỒ ĐIỂM ĐO CỦA SÚNG BẬT NẨY - DẦM I
80

80

4

80

1

C

D

1

SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

A

B

C

D

72

B

72

A

80

80

D

72

C

I.1

2

80

B

4

80

2

A

I.2

3

80

1

80

80

3

2

80

80

80

3

80

5

80

I.3

80

80

4

80

5

48

80

48

80

48

80

5

Page 1


Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường
SƠ ĐỒ ĐIỂM ĐO CỦA SÚNG BẬT NẨY - DẦM II
80

80

4

80

1

C

D

1

A

B

C

D

72

B

72

A

80

80

D

72

C

II.3

2

80

B

4

80

2

A

II.2

3

80

1

80

80

3

2

80

80

80

3

80

5

80

II.1

80

80

4

80

5

48

80

48

80

48

80

5

Hình ảnh thực hiện thí nghiệm:

Hình 1.1. Chia vùng và đánh dấu vị trí thí nghiệm súng bật nẩy

SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 2


Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường

Hình 1.2. Chia vùng thí nghiệm tại dầm và mố

SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 3


Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường

Hình 1.3. Thí nghiệm tại những điểm đã đánh dấu

Hình 1.4. Hiệu chỉnh thiết bị và chia vùng đánh dấu điểm thí nghiệm siêu âm

SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 4


Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường

Hình 1.5. Thoa 1 lớp mỏng mỡ lên bề mặt điểm thí nghiệm và đầu dò

Hình 1.6. Đặt đầu dò tại các vị trí đánh dấu và đọc kết quả
SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 5


Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường

Kết quả thí nghiệm tại mẫu thí nghiệm:

Hình 1.7. Biểu đồ quan hệ R-n trên vỏ súng

SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 6

Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường

Thí nghiệm dùng súng bật nẩy:
Lần đo
1-A
1-B
1-C
1-D
2-A
2-B
2-C
2-D
3-A
3-B
3-C
3-D
4-A
4-B
4-C
4-D
5-A
5-B
5-C
5-D
Trung bình
(vạch)

R (daN/cm2)
Trung bình:

Dầm I,

α = −900

Dầm II,

α = −900

Trụ I
α =0

0

Trụ II
α = 00

Vùng
1
22
19
22
22
27
24
29
26
26

21
24
24
30
30
30
32
24
25
28
26

Vùng
2
28
25
27
28
29
28
30
30
37
31
30
30
32
22
40
29

27
27
28
26

Vùng
3
29
29
30
25
29
28
30
28
24
26
24
30
30
30
29
23
24
24
24
24

Vùng
1

25
25
25
24
28
26
26
28
25
22
23
28
26
22
22
25
24
24
23
25

Vùng
2
23
23
26
26
22
24
24

28
22
23
24
25
24
22
26
25
23
24
26
26

Vùng
3
24
24
26
23
24
24
24
25
24
24
20
24
25
30

23
22
25
20
24
23

40
44
42
41
42
38
43
45
43
42
41
40
36
41
42
37
43
37
36
39

37
42

38
40
42
36
40
39
4
43
46
41
42
45
42
43
44
39
45
42

25.55

29.20

27.00

24.80

24.30

23.90

40.60

39.50

212

263
237.67

238

201

200
199.67

198

410
410

395
395

SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 7

Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường
SÔ ÑOÀ THÍ NGHIEÄM SIEÂU AÂM - DAÀM I
128
1

2

3

4

156

PC

SÔ ÑOÀ THÍ NGHIEÄM SIEÂU AÂM - DAÀM II
102
1

2

3

4

162

PC

Hình 1.8. Sơ đồ thí nghiệm siêu âm dầm I, II

SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 8


Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường

Hình 1.9: Biểu đồ quan hệ R-V (TCXD 255-1998)
Thí nghiệm dùng máy siêu âm:
Dầm I
Dầm II
Trụ I
Trụ II
Thờ
khoảng Thời khoảng
khoản Thời khoản Thời
Lần đo
i
cách
gian
cách
g cách gian g cách gian
gian
(mm) (μs)
(mm)

(mm)
(μs)
(mm)
(μs)
(μs)
1
63
9.1
64
7.9
183.7 50.9
240
58.1
2
63
9.5
64
7.6
190.2 51.5
270
57.3
3
64
9.2
65
8
201.3 54.4
286
60.1
4

64
9.2
63
7.9
202.4 58.3
287
58.8
Trung bình
63.50 9.25 64.00 7.85 194.40 53.78 270.75 58.58
Vận tốc
6.86
8.15
3.62
4.62
(Km/s)
Cường độ BT
115.50
158.43
16.17
47.74
dầm (Mpa)

Kết quả cường độ dầm theo 2 phương pháp súng bật nẩy và siêu âm như sau:
Phương pháp
Dầm 1
Dầm 2
Trụ I
Trụ II
thí nghiệm
Súng bật nẩy

237.67
199.67
410
395
Siêu âm
115.50
158.43
16.17
47.74
3. Nhận xét.
- Việc thí nghiệm xác định cường độ bê tông bằng phương pháp không phá hủy
cho kết quả nhanh, chính xác, đặc biệt là không phá hoại mẫu. Rất thuận tiện khi xác
định cường độ bê tông của các công trình đang khai thác, phục vụ cho công tác kiểm
định, duy tu bảo dưỡng công trình.
- Việc có sự khác biệt giửa kết quả 2 phép đo có thể do tác động của nhiều
nguyên nhân. Kết quả của thí nghiệm bằng phương pháp siêu âm bị ảnh hưởng bởi
SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 9


Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường

cách thức làm thí nghiệm mẫu, việc hiểu chỉnh thiết bị đo trước khi thí nghiệm và đặc
biệt kết quả thí nghiệm ảnh hưởng nhiều bởi độ ẩm của mẫu; hình dạng kích thước của
mẫu; nhiệt độ của mẫu và ảnh hưởng của cốt thép trong mẫu được quy định cụ thể
trong TCVN 9357-2012. Nhưng thực tế khi làm thí nghiệm không có điều kiện để xác
định được cụ thể ảnh hưởng của từng yếu tố dẫn đến kết quả có sự sai lệch. Còn thí

nghiệm mẫ.u theo phương pháp bằng súng bật nẩy thì việc lựa chọn và chuẩn bị bề
mặt mẫu và cách đặt súng theo góc bắn chưa đúng đã làm ảnh hưởng đến kết quả thí
nghiệm.
- Với sự ảnh hưởng của nhiều yếu tố đã làm ảnh hưởng , sai lệch giữa kết quả của 2 thí
nghiệm. Và kết quả của thí nghiệm siêu âm mẫu là sát với thực tế nhất.

Bài 2: THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ VÕNG VÀ ĐỘ BIẾN DẠNG
2.1. Trình tự thí nghiệm.
Bước 1: Tiến hành lắp đặt hệ thống dầm TN, dầm cong xôn hoặc dầm giản đơn.

Bước 2: Đo trọng lượng quả nặng 3 lần, lấy giá trị trung bình.

SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 10


Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường

Bước 3: Đo bề dày thanh treo quả nặng, tiến hành đo 3 lần.
Bước 4: Chọn 3 vị trí treo quả nặng bất kì trên dầm, đánh dấu bằng bút và đo chiều
dài L1 và L2 (chiều dài từ điện trở đến vị trí đã chọn và đánh dấu), mỗi giá trị đo 3
lần.

SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 11

Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường

Bước 5: Đo diện tích mặt cắt dầm tại vị trí treo vật liệu bằng thước cặp.
Bước 6: Tiến hành đo đọc các giá trị biến dạng tại mỗi vị trí, mỗi vị trí đo 3 lần.

SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 12


Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường

Mô hình vị trí đo:
P
A

B

C

530
1320
2450
3550

2.2. Tính toán lý thuyết tại các vị trí đo.
2.2.1. Tính toán biến dạng.
- Momen gây ra tại các mặt cắt F dán gauge tính theo công thức:
M i = P.(l− ai )(kg.mm)

- Momen kháng uốn W tại tiết diện F tính theo công thức:
b.h 2
W =
(mm 3 )
6

-Ứng suất

σi

tại mặt cắt F tính theo công thức:
σi =

-Biến dạng

εi

M i kg
(
)
W mm 2

của thanh thép dưới tác dụng tải trọng P tính theo công thức:
εi =

-Sai số

δ

σi
E

giữa thực tế và lí thuyết được tính theo công thức:
δ=

| ε itt − ε ilt |
.100%
ε ilt

_

-Kết quả sai số trung bình

δ

tính theo công thức:

SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 13


Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường

_

δ=

∑δ i
i

Kết quả thí nghiệm đo độ biến dạng:
Tại điểm A:
STT
1
2
2

Q
(kg)
0.6249
0.9021
1.3574

L
(mm)
355
355
355

Kết quả thực tế:
Cấp tải
Lần 1
Lần 2

Lần 3
Trung bình

ai
(mm)
53
53
53

M
(kg.mm)
188.72
272.43
409.93

0.6249
42
39
37
39.33

W
(mm3)
199.39
199.39
199.39

σ
(kg/mm2)
0.95

1.37
2.06

0.9021
63
64
66
64.33

E
(kg/mm2)
2.10^2
2.10^2
2.10^3

ε
47.32
68.32
102.80

1.3574
141
131
136
136.00

Tính toán sai số:
STT

ε tt

1
2
3

39.33
64.33
136.00

Tại điểm B:
Q
STT
(kg)
1
0.6249
2
0.9021
2
1.3574

L
(mm)
355
355
355

Kết quả thực tế:
Cấp tải
Lần 1
Lần 2

Lần 3
Trung bình

ai (mm)
132
132
132

_

ε ilt

δ

47.32
68.32
102.8

i
7.99
3.99
33.20

M
(kg.mm)
139.35
201.17
302.70

0.6249

29
30
29
29.33

W
(mm3)
199.39
199.39
199.39

0.9021
45
45
45
45.00

δ

(%)
16.88
5.84
32.30

σ
(kg/mm2)
0.70
1.01
1.52

E
(kg/mm2)
2.10^2
2.10^2
2.10^3

ε
34.94
50.45
75.91

1.3574
68
67
67
67.33

Tính toán sai số:
SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 14


Khai thác và TN cầu

STT

ε tt

1

2
3

29.33
45.00
67.33

Khoa xây dựng cầu đường
ε ilt

δ

34.94
50.45
75.91

i
5.61
5.45
8.58

SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

_

δ

(%)
16.05
10.80

11.30

Page 15


Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường

2.2.2. Tính toán độ võng.

P
C

M
Momen do tai trong P
1180

1

245
y=118
Momen do tai trong P =1
2450

Tính toán độ võng:
y=

1
( M × M P =1 )

EJ

ST
T

Q
(kg)

L
(mm
)

M
(Kg.mm)

y
(mm)

1

0.6249

355

221.84

118

2

0.9021

355

320.25

118

2

1.3574

355

481.88

118

×

M Mp

E
J
(kg/mm2) (mm4)

26177.0
6
37788.9
7

56861.4
9

548.3
4
548.3
4
548.3
4

200
200
200

Độ võng y
(mm)
0.239
0.345
0.518

Độ võng thực tế:
STT

Q
(kg)

Độ võng y
(mm)

SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 16


Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường
1
2
2

0.6249
0.9021
1.3574

0.520
0.750
1.130

Kết quả tính toán và thực tế có độ sai lệch vì các lý do:
+ Sai số trong khi đo.
+ Môđun đàn hồi E giả sử không đúng với thực tế.

Bài 3: THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘNG MÔ HÌNH DẦM THÉP
3.1. Sơ đồ và hình ảnh thí nghiệm.
- Sơ đồ tính toán:
C
I

B

Q

MAËT CAÉT I-I
0.55

A

5.3

I

13.2

3.955

24.5
35.5

Hình 3.1: Sơ đồ thí nghiệm
3.2. Trình tự thí nghiệm.
Bước 1: Đặt các thiết bị cảm ứng trên dầm cần đo dao động tại các vị trí cần đo.
vd: L/2, L/4….
Bước 2: Với tác dụng của tĩnh tãi.thiết bị trên dầm sẽ truyền số liệu về thiết bị xử
lý sau đó kết nối với máy tính sẽ cho kết quả ra excel.
Bước 3: Dùng búa cao su tác dụng lên dầm để đo dao động của dầm khi chịu tác
dụng của tải trọng động.
Bước 4: Xuất số liệu thu được ra excel.

SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 17


Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường

Hình 3.1: Kết nối giữa máy tính và thiết bị đo dao động

SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 18


Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường

3.3. Kết quả thí nghiệm.

Hình 3.2: Biểu đồ đo giao động đại diện khi kích thích lần 1

Hình 3.3: Biểu đồ đo giao động đại diện khi kích thích lần 2

SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 19

Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường

Hình3.4: Biểu đồ đo giao động đại diện khi kích thích lần 3

Hình3.5: Biểu đồ đo giao động đại diện khi kích thích lần 4
Bảng 3.1: Tần số dao động đại diện
Lần kích thích

1

2

3

4

Tần số (Hz)

17.25

17.5

16.7

16.9

Tần số cơ bản

17.0875 (Hz)

SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 20


Khai thác và TN cầu

Khoa xây dựng cầu đường

3.4. Tính toán lý thuyết.
Tần số dao động tương đương được tính theo công thức:
k
g
=
M
δ

ω=

M: là khối lượng tương đương
δ

: chuyển vi của dầm tại vị trí đặt M, do lực tập trung P=1 gây ra,
M=

Q KN .s 2
(
)

g cm

Bảng 3.2: Kết quả tính toán
4

Q (KN)

L (cm)

E

-3

6,8.10

J (cm )

W (Hz)

0.055

21.15

4

40

2.10

3.5. Kết luận.

Ta thấy sai số của thí nghiệm so với tính toán lý thuyết là 19.2%. Sai số khá lớn
nên kết quả thí nghiệm chưa thật sự chính xác. Có thể do nhiều nguyên nhân như: lắp
đặt thiết bị chưa chính xác, ảnh hưởng của dao động bên ngoài… Đặc biệt với việc xử
lý kết quả thí nghiệm chưa đạt độ tin cậy cao.

SVTH: Phan Văn Tiến - Nhóm 63 - Lớp 12X3CLC

Page 21