Dự báo tuổi thọ mỏi kết cấu dầm thép theo phương pháp đường cong S-N

Tác giả: PGS. TS. TRẦN THẾ TRUYỀN
              KS. ĐOÀN BẢO QUỐC
              BÙI ĐỨC DŨNG
              Trường Đại học Giao thông vận tải
              ThS. NGUYỄN ĐỨC HIẾU
              Trường Đại học Giao thông vận tải - Phân hiệu tại TP. Hồ Chí Minh

Minh họa dải ứng suất và các biến số liên quan cho chu kì tải có biên độ không đổi (CAFL)

 Phá hủy mỏi là hiện tượng phá hủy kết cấu dưới tác động lặp lại có tính chu kỳ của tải trọng tác dụng. Biến động kéo theo của hiệu ứng tải trọng làm cho trong vật liệu làm công trình xuất hiện những vết nứt, các vết nứt phát triển dần tới khi phá hủy hoàn toàn kết cấu.Khi đánh giá hư hỏng mỏi cho các công trình cầu, đặc điểm tải trọng động trên cầu có ảnh hưởng quyết định, cần phải xác định chính xác các tác động này từ tải trọng của các phương tiện giao thông trên cầu. Với việc sử dụng các chu kỳ tải có biên độ không đổi như các tính toán truyền thống, việc phân tích mỏi dựa trên các giá trị tải chỉ định rõ và hệ số phân bố sẽ đánh giá thấp tuổi thọ mỏi còn lại của các cây cầu hiện tại bởi đánh giá quá cao dải ứng suất do hoạt tải. Phương pháp chính xác nhất để đánh giá các tác động từ tải trọng động là đo trực tiếp tải trọng bằng cách sử dụng hệ thống theo dõi sức khỏe kết cấu. Việc thực hiện đo biến dạng theo thời gian cho thấy những tác động của các trọng lượng xe khác nhau và sự kết hợp ngẫu nhiên của chúng trong nhiều làn đường. Phổ tải với các chu kì có biên độ thay đổi được ghi nhận. Trong đó, số lượng chu kỳ ứng suất tỷ lệ thuận với số lượng xe tải qua cầu trong suốt thời gian sử dụng.

Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu phân tích dự báo tuổi thọ mỏi kết cấu dầm thép dưới tác dụng của tải trọng lặp có biên độ thay đổi theo phương pháp đường cong S-N. Dầm thép được xem xét là dầm có mặt cắt chữ I, có sườn tăng cường đứng liên kết với sườn dầm bằng mối nối hàn, là dạng dầm điển hình trong các kết cầu dầm thép ở Việt Nam. Tải trọng lặp có tính chu kỳ với biên độ thay đổi được sử dụng để phân tích mỏi kết cấu dầm. Tuổi thọ mỏi được tính toán theo phương pháp đường cong mỏi S-N có xét đến dải ứng suất có hiệu thay đổi theo giá trị ứng suất thu gọn. Kết quả có được cho thấy ảnh hưởng đáng kể của chu kỳ tải có cường độ nhỏ đến thời gian hình thành vết nứt của dầm thép.

Mời độc giả xem nội dung đầy đủ bài khoa học tại đây