Báo cáo khoa học: "Đo đạc sóng bề mặt để đánh giá môđun đàn hồi của kết cấu mặt đ-ờng bê tông xi măng"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

79
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Có nhiều ph-ơng pháp xác định mô đun đàn hồi vật liệu nh- ph-ơng pháp tĩnh, ph-ơng pháp động lực, ph-ơng pháp sóng... Tác giả giới thiệu ph-ơng pháp đo đạc sóng bề mặt để đánh giá mô đun đàn hồi của mặt đ-ờng bê tông xi măng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "Đo đạc sóng bề mặt để đánh giá môđun đàn hồi của kết cấu mặt đ-ờng bê tông xi măng"

§o ®¹c sãng bÒ mÆt ®Ó ®¸nh gi¸ m«®un ®μn håi cña kÕt cÊu mÆt ®−êng bª t«ng xi m¨ng NCS. L∙ v¨n ch¨m Bé m«n §−êng bé - §H GTVT Tãm t¾t: Cã nhiÒu ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh m« ®un ®μn håi vËt liÖu nh− ph−¬ng ph¸p tÜnh, ph−¬ng ph¸p ®éng lùc, ph−¬ng ph¸p sãng... T¸c gi¶ giíi thiÖu ph−¬ng ph¸p ®o ®¹c sãng bÒ mÆt ®Ó ®¸nh gi¸ m« ®un ®μn håi cña mÆt ®−êng bª t«ng xi m¨ng. Summary: Many methods are used to determine the tensile module of the materials such as the static method, the dynamic method, the wave method...The writer recommends the method of measuring surface waves to evaluate of the tensile module of the concrete road surface. ph−¬ng ph¸p ®−îc dïng kh¸ nhanh nhê ph©n tÝch lý thuyÕt trªn c¬ së kÕt qu¶ cña phÇn §Æt vÊn ®Ò mÒm tù lËp, hoÆc thiÕt bÞ ®o gia tèc, t×m ®−îc M« ®un ®µn håi cña bª t«ng xi m¨ng t−¬ng quan gi÷a sãng ®µn håi vµ c¸c h»ng sè (BTXM) lµ mét ®Æc tr−ng quan träng ®¸nh gi¸ ®µn håi cña vËt liÖu. c−êng ®é còng nh− kh¶ n¨ng chÞu lùc cña bª t«ng. HiÖn nay chóng ta ®ang cã quy tr×nh x¸c C¬ së ®o ®¹c vμ tÝnh to¸n ®Þnh m« ®un ®µn håi khi nÐn tÜnh cña bª t«ng nh− 22TCN 60-84 cña Bé GTVT. Tuy nhiªn Trong thùc tÕ nhê sö dông c¸c thiÕt bÞ ®o nh÷ng n¨m gÇn ®©y nhiÒu ph−¬ng ph¸p x¸c ®éng bè trÝ ngay t¹i hiÖn tr−êng (trªn bÒ mÆt ®Þnh c¸c ®Æc tr−ng ®éng ®· ®−îc sö dông, hoÆc theo chiÒu s©u líp vËt liÖu) hoÆc tõ kÕt phÇn nµo ph¶n ¸nh chÝnh x¸c h¬n ®iÒu kiÖn qu¶ cña c¸c ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n ng−êi ta cã lµm viÖc cña BTXM mÆt ®−êng. §iÓn h×nh lµ thÓ ghi ®−îc tËp sè liÖu biÕn ®æi theo thêi gian c¸c ph−¬ng ph¸p dïng t¶i träng ®éng vµ (d÷ liÖu ®éng) cña vËn tèc, gia tèc... t¹i mét, ph−¬ng ph¸p ®o gi¸n tiÕp x¸c ®Þnh tõ ®é vâng nhiÒu ®iÓm quan s¸t nµo ®ã. ®éng cña mÆt ®−êng. Tõ kÕt qu¶ ®o ®¹c nµy, nhê lý thuyÕt §Ó x¸c ®Þnh mét sè th«ng sè cÇn thiÕt ph©n tÝch phæ vµ hµm t−¬ng quan ®−îc ¸p cho vËt liÖu ngoµi viÖc ph¶i nhËp thiÕt bÞ ®o dông kh¸ réng r·i trong kü thuËt ®o l−êng vµ ®¹c ®éng cña n−íc ngoµi cÇn cã c¸c phÇn xö lý c¸c ®¹i l−îng ngÉu nhiªn cã thÓ x¸c ®Þnh mÒm t−¬ng thÝch cña hä. mét sè ®Æc tr−ng ®éng cña mÆt ®−êng sau: tÇn sè dao ®éng riªng, d¹ng dao ®éng hoÆc Chóng t«i giíi thiÖu ph−¬ng ph¸p "§o mét sè ®Æc tr−ng vËt liÖu cña mÆt vµ mãng ®¹c sãng bÒ mÆt ®Ó ®¸nh gi¸ m« ®un ®µn håi ®−êng nh− m« ®un ®µn håi. cña kÕt cÊu mÆt ®−êng bª t«ng xi m¨ng", mét
X¸c ®Þnh m« ®un ®μn håi cña c¸c líp C¬ së lý thuyÕt nµy tãm t¾t nh− sau:[5] mÆt ®−êng Cho x(t) lµ d·y d÷ liÖu (vËn tèc, gia tèc...) Trªn bÒ mÆt líp BTXM hoÆc líp mãng ®o ®−îc trong thêi gian T. Phæ cña x(t) lµ ®¹i gia cè ®Æt nguån kÝch thÝch t¹o dao ®éng sãng l−îng: bÒ mÆt vµ bè trÝ hai ®Çu thu c¸ch nhau mét − j2 Πft T kho¶ng c¸ch D. Hai ®Çu thu ®−îc c¸c th«ng ∫ x k (t)e X(f,T) = dt tin: vËn tèc, gia tèc, dao ®éng... Mét thiÕt bÞ 0 ghi sÏ tiÕp nhËn vµ l−u gi÷ tÝn hiÖu tõ c¸c ®Çu Dïng ph©n tÝch Fourrier nhanh (FFT) ®Ó ®o chuyÓn vÒ vµ biÓu thÞ kÕt qu¶ qua hai tÝnh tÝch ph©n nµy. ®−êng cong d÷ liÖu x(t), y(t). C¸c d÷ liÖu nµy ®−îc xÐt trong miÒn tÇn sè (X(f), Y(f)) qua MËt ®é phæ n¨ng l−îng ®¬n vÞ mét chiÒu phÐp biÕn ®æi Furier nhanh. C¸c ®¹i l−îng cña x(t) ®−îc tÝnh tõ X(f,T) nh− sau: X(f), vµ Y(f) ®−îc dïng ®Ó tÝnh hµm mËt ®é 2 nd ∑ X k (f, T) ; 2 phæ chÐo cña hµm Gxy vµ ®é lÖch pha. Gxx(f) = T k =1 VËn tèc sãng bÒ mÆt VR(f) vµ chiÒu dµi λ R(f) ®−îc x¸c ®Þnh tõ c¸c ph−¬ng tr×nh Hµm mËt ®é phæ chÐo cña hai d·y d÷ sãng liÖu x(t) vµ y(t) ®−îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc: sau: θ (f)/(3600.f) 2 nd * ∑ X k (f, T)Yk (f, T); t(f) = (1) Gxy(f) = T k =1 VR(f) = D/t(f) (2) trong ®ã: λ R(f) = VR(f)/f (3) xk - d÷ liÖu x thø k; trong ®ã: Xk, Yk - phæ cña d÷ liÖu thø k thuéc d·y x(t) vµ d·y y(t); t(f) - thêi gian trÔ gi÷a hai ®Çu ®o (lµ hµm tÇn sè f). * X k - phÇn liªn hîp cña Xk; θ (f) - ®é lÖch pha cña phæ n¨ng l−îng Gxy lµ hµm phøc nªn cã thÓ ®−îc biÓu diÔn nh− sau: tÝnh theo ®é; − jθ xy ( f ) VR(f) - vËn tèc sãng bÒ mÆt; Gxy(f) = G xy ( f ) e ; D - kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®Çu ®o; Trong ®ã m« ®un: λ R(f) - chiÒu dµi b−íc sãng. G xy ( f ) = C 2 ( f ) + Q 2 ( f ) xy xy Víi vËt liÖu ®µn håi ®ång nhÊt vµ ®¼ng vµ gãc pha h−íng c¸c h»ng sè ®µn håi ®−îc x¸c ®Þnh qua quan hÖ: [3], [4]. ⎡ Q xy ( f ) ⎤ θ xy ( f ) = tan −1 ⎢ ⎥ VËn tèc sãng däc ®−îc x¸c ®Þnh theo: ⎢ C xy ( f ) ⎥ ⎣ ⎦ E víi Cxy(f) vµ Qxy(f) lÇn l−ît lµ c¸c phÇn thùc vµ Vd = (4) ρ phÇn ¶o cña hµm mËt ®é phæ chÐo Gxy. Hai c«ng thøc nµy ®−îc tÝnh trong phÇn mÒm VËn tèc sãng ngang ®−îc x¸c ®Þnh theo: MATLAB 5.3.
khèng chÕ cù ly gi÷a hai ®Çu ®o cho phï hîp. E Vn = (5) Th−êng bè trÝ kho¶ng c¸ch hai ®Çu ®o b»ng ρ2(1 + μ) 1,5 - 6 lÇn chiÒu s©u líp vËt liÖu cÇn x¸c ®Þnh trong ®ã: ®Æc tÝnh vËt liÖu. ρ - khèi l−îng riªng; KÕt qu¶ ph©n tÝch b»ng sè E - m« ®un ®µn håi cña vËt liÖu, Tõ kÕt qu¶ cña ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n cho bµi to¸n ®éng mÆt ®−êng BTXM nhiÒu líp μ - hÖ sè Poisson. b»ng ph−¬ng ph¸p sai ph©n (do t¸c gi¶ lËp). G hoÆc E = ρ.Vd = Vd Mét líp BTXM dµy 24 cm, d−íi t¸c dông g cña t¶i träng trôc xe 10T vu«ng gãc h−íng xe ch¹y, tÊm cã kÝch th−íc 3,5 x 5 m. C¸c th«ng Nh− vËy gi¸n tiÕp th«ng qua vËn tèc sãng sè tÝnh to¸n cho líp BTXM: E = 250000 ®o ®−îc cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc m« ®un ®µn håi daN/cm2, ρ = 0,0025 kG/cm3, c¸c ®Çu ®o thu cña tÊm BTXM hoÆc mãng cña mÆt ®−êng ®Æt c¸ch nhau 1,5 m. X¸c ®Þnh m« ®un ®µn b»ng vËt liÖu gia cè xi m¨ng. håi cña mÆt ®−êng. S¬ ®å bè trÝ hiÖn tr−êng: Cã thÓ bè trÝ ®o Sè liÖu thu ®−îc tõ ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n ®¹c t¹i hiÖn tr−êng nh− h×nh 1. lµ tËp d÷ liÖu vÒ gia tèc cña hai ®iÓm ®o c¸ch nhau d =1,5 M¸y ®o m theo h−íng xe ch¹y d−íi vµ ghi sè liÖu t¸c dông cña t¶i träng ®éng P(t). B»ng ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch t−¬ng quan vµ phæ, nhê Nguån dao ®éng hç trî cña MATLAB kÕt qu¶ tÝnh to¸n vµ ph©n tÝch m« t¶ trong h×nh 2. D/2 X¸c ®Þnh ®Æc tr−ng ®µn håi cña mÆt ®−êng BTXM. D1 D - Thêi gian trÔ: 0,00068 s - VËn tèc sãng mÆt H×nh 1. S¬ ®å bè trÝ m¸y thu ®o ®¹c ngoμi hiÖn tr−êng. v = 1,5/0,00068 = 2205 m/s Ph¹m vi ¸p dông: Ph−¬ng ph¸p nµy cã - VËn tèc sãng lý thuyÕt x¸c ®Þnh theo thÓ x¸c ®Þnh: (5): vlt = 2085 m/s (sai sè 5,7%). - §o ®¹c cho c¸c lo¹i mÆt ®−êng b»ng - Tõ vËn tèc sãng x¸c ®Þnh ®−îc E cña vËt liÖu kh¸c nhau nh−: bª t«ng xi m¨ng, bª vËt liÖu E = 279566 daN/cm2 (sai sè 11.8%). t«ng nhùa, mÆt vµ mãng b»ng c¸c vËt liÖu gia Víi kÕt qu¶ thu ®−îc cña nhiÒu bµi to¸n cè kh¸c... khi m« ®un vËt liÖu E thay ®æi lËp ®−îc quan - DiÖn tÝch khu vùc ®o ®¹c ®ñ ®Ó bè trÝ hai hÖ gi÷a E vµ vËn tèc V trong bµi to¸n ®ang ®Çu ®o vµ nguån kÝch thÝch dao ®éng. Tuú ch¹y, ®èi chiÕu víi lý thuyÕt, cã thÓ tham kh¶o thuéc chiÒu s©u líp vËt liÖu cÇn x¸c ®Þnh mµ kÕt qu¶ trong h×nh 3.
6 x 10 Biªn ®é 3 2 1 0 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 Thêi gian(s) Pha 5 0 -5 09 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 x 10 Thêi gian Phæ chÐo1 0 -1 0 100 200 300 400 500 600 700 TÇn sè (Hez) H×nh 2. KÕt qu¶ ph©n tÝch t−¬ng quan vμ phæ. §é chÝnh x¸c: So s¸nh víi bµi to¸n lý Tµi liÖu tham kh¶o thuyÕt sai sè kÕt qu¶ ®o ®¹c ®−îc < 12% khi x¸c ®Þnh m« ®un ®µn håi cña bª t«ng xi m¨ng [1]. X. P Tim«senk«, X. V«in«pki-Krige. TÊm vµ vá. NXB Khoa häc vµ Kü thuËt, 1971. dïng cho mÆt vµ mãng ®−êng (E > 150000 daN/cm2). [2]. NguyÔn V¨n Khang. Dao ®éng kü thuËt. NXB Khoa häc vµ Kü thuËt, 1998. Quan hÖ E vµ vËn tèc sãng [3]. NguyÔn V¨n V−îng. Lý thuyÕt 3000 V (m/s) ®µn håi øng dông. NXB Gi¸o dôc, 1999. 2500 [4]. NguyÔn V¨n V−îng, NguyÔn 2000 Phó Th¸i. C¬ së ph−¬ng ph¸p ®o kiÓm tra trong kü thuËt. NXB 1500 Khoa häc vµ Kü thuËt, 2001. 1000 § −êng thùc nghiÖm [5]. Beldat J. S, Piersol A. G. § −êng lý thuyÕt 500 Engineering applications of correlation and spetral analysis 0 E (daN/cm2) John & Sons, Ins, New York /.../ 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 Singapore, 1998 H×nh 3. Quan hÖ gi÷a E-V.