Luận án Nghiên cứu dao động kết cấu cầu dây văng dưới tác dụng của hoạt tải di động, xét đến độ gồ ghề ngẫu nhiên của mặt cầu

.
),(
.).(
),(
).(
),(
.
2
2
2
2
2
2
4
4
xg
t
txv
c
t
txv
m
x
y
th
x
txv
tT
x
txv
EJ 










 (3.46) 
Phƣơng trình vi phân dao động dọc của phần tử cáp có xét đến lực cản: 
)(
),(
.
),(
.
),(
.
2
2
2
2
xq
t
txu
c
t
txu
m
x
txu
EF 






 (3.47) 
trong đó: 
EJ- là độ cứng chống uốn của cáp 
EF- là độ cứng chống kéo (nén) theo phƣơng dọc trục của cáp 
v(x,t)- là chuyển vị của phần tử cáp tại tiết diện đang xét theo phƣơng Oy 
u(x,t)- là chuyển vị của phần tử cáp tại tiết diện đang xét theo phƣơng Ox 
T, T(t )- lần lƣợt là lực căng trong cáp theo trục dọc sợi cáp không và có phụ 
thuộc thời gian 
 57 
h(t)- là lực căng trong cáp phát sinh do dao động gây ra 
c- là hệ số ma sát 
m- là khối lƣợng cáp phân bố trên 1 đơn vị chiều dài 
g(x)- là lực phân bố trên cáp hƣớng theo trục Oy 
q(x)- là lực phân bố trên cáp hƣớng theo trục Ox 
Tƣơng tự nhƣ phần tính toán dao động uốn và dao động dọc của phần tử dầm, áp 
dụng phƣơng pháp Galerkin để rời rạc hoá phƣơng trình vi phân dao động của phần 
tử cáp theo không gian kết hợp lý thuyết Green, lấy tích phân từng phần cho từng số 
hạng ta đƣợc các ma trận khối lƣợng Me, ma trận cản Ce, ma trận độ cứng Ke, véc tơ 
lực nút tƣơng đƣơng fe . Sau khi sắp xếp lại ta đƣợc phƣơng trình vi phân dao động 
viết dƣới dạng ma trận: 
eeee fqKqCqM ...  (3.48) 
trong đó: 
q=[u1 v1 υ1 u2 v2 υ2]
T
- là véc tơ chuyển vị nút tại hai đầu của phần tử cáp trong 
hệ tọa độ cục bộ. 
22
22
42203130
22156013540
001400070
31304220
13540221560
007000140
420
.
LLLL
LL
LLLL
LL
Lm
M e (3.49) 
m
M
cC e
e
. 
 (3.50) 
nfe
KKK 
(3.51) 
 58 
22
22
2
12
43030
33603360
000000
30430
33603360
000000
30
)(
LLLL
LL
LLLL
LL
L
uuEF
Kn (3.52) 
L
EJ
L
EJ
L
EJ
L
EJ
L
EJ
L
EJ
L
EJ
L
EJ
L
EF
L
EF
L
EJ
L
EJ
L
EJ
L
EJ
L
EJ
L
EJ
L
EJ
L
EJ
L
EF
L
EF
K
dddd
dddd
dd
dddd
dddd
dd
f
46
0
26
0
612
0
612
0
0000
26
0
46
0
612
0
612
0
0000
22
2323
22
2323
 (3.53) 
Phƣơng trình (3.48) là phƣơng trình vi phân phi tuyến đối với chuyển vị của 
phần tử cáp. Phƣơng trình vi phân của phần tử cáp có thể kết hợp với các phần tử 
khác nhƣ: phần tử thanh (tháp cầu), phần tử dầm tƣơng tác với xe để xây dựng mô 
hình phân tích dao động toàn hệ thống kết cấu CDV dƣới tác dụng của tải trọng di 
động bằng phƣơng pháp PTHH. Phƣơng trình vi phân dao động toàn hệ thống kết 
cấu CDV có thể giải bằng phƣơng pháp lặp trực tiếp kết hợp với phƣơng pháp 
Runge-Kutta đã trình bày ở mục 3.2.4 
3.4. Thuật toán và chƣơng trình mô phỏng Monte Carlo để giải bài toán 
tƣơng tác dao động ngẫu nhiên giữa kết cấu CDV và hoạt tải xe di động 
trên mặt cầu không bằng phẳng 
Áp dụng phƣơng pháp PHTT để tiến hành ghép nối các phần tử thanh dầm 
chịu tác dụng hoạt tải di động, phần tử tháp cầu, phần tử dây cáp phi tuyến.. ta sẽ 
 59 
thu đƣợc phƣơng trình dao động ngẫu nhiên của toàn hệ thống cầu dây văng và hoạt 
tải xe di động trên mặt cầu không bằng phẳng đƣợc mô tả có dạng tƣơng tự nhƣ 
phƣơng trình (3.16) và (3.48). Phƣơng trình này đƣợc giải bằng các phƣơng pháp: 
phƣơng pháp Galerkin kết hợp lý thuyết Green, phƣơng pháp phần tử hữu hạn và 
phƣơng pháp Runge-Kutta; trong đó độ gồ ghề ngẫu nhiên của mặt cầu đƣợc giả 
thiết là một hàm ngẫu nhiên dừng, có tính egordic và đƣợc đặc trƣng bằng hàm mật 
độ phổ công suất của nó Sr(Ω). Chƣơng trình DGGNN đã đƣợc thiết lập ở mục 2.3 
nhƣ một chƣơng trình con dùng để khởi tạo độ gồ ghề ngẫu nhiên mặt cầu đầu vào 
trong mỗi lần phân tích theo phƣơng pháp mô phỏng Monte-Carlo. 
Nội dung của phƣơng pháp Mô phỏng Monte-Carlo để phân tích bài toán dao 
động tƣơng tác ngẫu nhiên giữa công trình cầu và hoạt tải di động trên mặt cầu 
không bằng phẳng bao gồm các bƣớc: 
Bƣớc 1: Mô phỏng các thể hiện của độ gồ ghề ngẫu nhiên khi biết hàm mật độ phổ 
công suất của nó Sr(Ω) bằng chƣơng trình DGGNN 
Bƣớc 2: Giải phƣơng trình dao động toàn hệ thống (tháp cầu, dầm cầu, dây cáp 
văng và hoạt tải xe di động) tƣơng ứng với các thể hiện của độ gồ ghề ngẫu nhiên 
đã tìm đƣợc ở bƣớc 1 để xác định các đại lƣợng về chuyển vị, nội lực của toàn bộ 
kết cấu. 
Bƣớc 3: Tính các đặc trƣng xác xuất (giá trị trung bình, phƣơng sai, độ lệch chuẩn) 
của các đại lƣợng cần tìm (chuyển vị, nội lực, hệ số động lực) trên cơ sở xử lý 
thống kê các kết quả ở bƣớc 2. 
Thuật toán và sơ đồ khối chƣơng trình đƣợc thể hiện trong Hình 3.2. 
 60 
Hình 3.2. Thuật toán và sơ đồ khối chƣơng trình phân tích dao động ngẫu 
nhiên CDV dƣới tác dụng hoạt tải xe di động trên mặt cầu không bằng phẳng 
bằng phƣơng pháp mô phỏng Monte-Carlo 
Chi tiết thuật toán và sơ đồ khối chƣơng trình khởi tạo độ gồ ghề ngẫu nhiên của 
mặt cầu đƣợc thể hiện ở Hình 2.9 
Chi tiết thuật toán và sơ đồ khối chƣơng trình phân tích dao động CDV và hoạt tải 
xe di động trên mặt cầu không bằng phẳng đƣợc thể hiện ở Hình 3.3 
S
Bàõt âáöu Nháûp säú N thãø hiãûn âäü gäö ghãö
ngáùu nhiãn cuía màût cáöu
Giaíi phæång trçnh dao âäüng cáöu
- xe di âäüng trãn màût cáöu khäng
bàòng phàóng
Khåíi taûo thãø hiãûn âäü gäö ghãö
theo chæång trçnh DGGNN
Veî âäö thë hiãøn thë caïc kãút quaí
âáöu ra
Læu kãút quaí daûng file text Kãút thuïc
Xæí lyï thäúng kã caïc kãút quaí âáöu
ra: chuyãøn vë, näüi læûc, (1+IM)
i = 1
i < N
i = i + 1
Â
 61 
Bàõt âáöu
-Láûp ma tráûn chuyãøn truûc
-Chuyãøn truûc, âënh vë vaì sàõp
xãúp vaìo ma tráûn täøng thãø:
[M], [C],[K],{F}
Láûp caïc Ma tráûn Mww, Cww,
Kww, Fww cho pháön tæí dáöm thæï i
1
Caìi caïc âiãöu kiãûn biãn
cho baìi toaïn
Giaíi phæång trçnh:
[K].{U}={F}
-Nháûp säú liãûu nuït, liãn kãút
-Nháûp säú liãûu pháön tæí dáöm, caïp
-Nháûp säú liãûu taíi troüng
-Nháûp säú liãûu xe di âäüng
i = 1
i < SPTD
Â
S
i = i + 1
i = 1
-Láûp ma tráûn chuyãøn truûc
-Chuyãøn truûc, âënh vë vaì sàõp
xãúp vaìo ma tráûn täøng thãø:
[M], [C],[K],{F}
Láûp caïc Ma tráûn Mww, Cww,
Kww, Fww cho pháön tæí caïp thæï i
i < SPTC
Â
S
i = i + 1
 62 
Hình 3.3. Thuật toán và sơ đồ khối chƣơng trình giải bài toán dao động cầu 
dây văng và hoạt tải xe di động trên mặt cầu không bằng phẳng 
-Láûp ma tráûn chuyãøn truûc
-Chuyãøn truûc, âënh vë vaì sàõp
xãúp vaìo ma tráûn täøng thãø:
M, C, K, F
Láûp caïc Ma tráûn Mz1z1, Mz2z2,
Mwz2, Cz1z1, Cz2z1, Cz2w, Kz1z1,
Kz2z2, Kz1z2, Kz2z1, Kz2w, Fwt,
Fz1t, Fz2t
Xaïc âënh caïc hãû säú: K1,K2,K3,K4 theo
phæång phaïp Rugen-Kutta
Giaíi {U}, {U}, {U} theo phæång phaïp
Rugen-Kutta
i = 1
i < SPTL
Â
S
i = i + 1
Caìi âàût caïc âiãöu kiãûn ban âáöu:
t=0, {U}=0, {U}=0
.
. ..
t < Th
Â
S
t = t + h
-Xuáút caïc kãút quaí
 -Xuáút caïc kãút quaí näüi læûc
{U}, {U}, {U}
. ..
Kãút thuïc
1
-Âiãöu chènh laûi toüa âäü nuït
-Xaïc âënh laûi veïctå {U} coï xeït
âäü chuìng, âäü cæïng cuía caïp
Láûp laûi K theo {U}, K theo Kn n
 63 
Chi tiết thuật toán và sơ đồ khối chƣơng trình giải lặp tìm chuyển vị và độ cứng của 
phần tử cáp đƣợc thể hiện ở Hình 3.4. 
Hình 3.4. Thuật toán và sơ đồ khối chƣơng trình giải lặp tìm chuyển vị U và 
ma trận độ cứng K của phần tử cáp 
Bàõt âáöu
-Láûp veïc tå chuyãøn vë {U'i}
 {U'i}=Li.{Uo}
Láûp ma tráûn âënh vë Li
Láûp ma tráûn chuyãøn truûc Ti
-Nháûp säú liãûu nuït, liãn kãút
-Nháûp säú liãûu pháön tæí caïp
-Veïc tå chuyãøn vë {Uo}
-Ma tráûn âäü cæïng Ko
i = 1
i < SPTC
 S
i = i + 1
{U}-{Uo}<= .{U}
Â
K=Ko
-Chuyãøn {U'i} vãö hãû toüa âäü
riãng: {Ui}=Ti.{U'i}
 -Láûp ma tráûn Ktheo {Ui}
-Chuyãøn truûc, âënh vë vaì cheìn
Kn vaìo ma tráûn âäü cæïng täøng
thãø K.
Caìi laûi ÂK biãn
Giaíi phæång trçnh:
[K].{U}={F}

-Xuáút kãút quaí
 -Xuáút kãút quaí ma tráûn âäü cæïng K
{U}
S
Kãút thuïc
 64 
3.5. Xây dựng mô đun phân tích tƣơng tác dao động ngẫu nhiên cầu dây 
văng và hoạt tải xe di động trên mặt cầu không bằng phẳng bằng phƣơng 
pháp mô phỏng Monte-Carlo 
Trên cơ sở thuật toán và chƣơng trình KC05 đã đƣợc xây dựng bởi tác giả 
Nguyễn Xuân Toản [14], [15], [16], trong luận án này NCS tiếp tục xây dựng thêm 
mô đun khởi tạo các thể hiện của độ gồ ghề ngẫu nhiên của mặt cầu dựa vào hàm 
mật độ phổ công suất [29], [88], xây dựng mô đun phân tích dao động ngẫu nhiên 
giữa kết cấu CDV và hoạt tải di động trên mặt cầu không bằng phẳng bằng phƣơng 
pháp mô phỏng Monte-Carlo. Chƣơng trình KC05 cho phép phân tích tƣơng tác 
cầu-xe theo mô hình tiền định và chƣa xét đến yếu tố ngẫu nhiên của độ mấp mô 
mặt cầu. Chƣơng trình này đƣợc viết dƣới dạng lập trình mở, cho phép lắp ghép để 
phân tích tĩnh và phân tích dao động của công trình cầu dƣới tác dụng của đoàn tải 
trọng di động mô hình hai khối lƣợng. Có thể phân tích đƣợc ảnh hƣởng của tốc độ, 
khối lƣợng và các tham số độ cứng, độ giảm chấn của tải trọng di động trên cầu tới 
dao động của công trình cầu. Cho phép phát triển chƣơng trình để phân tích tính 
toán cho các bài toán phức tạp hơn, phù hợp với thực tế hơn. 
Hình 3.5. Chƣơng trình phân tích tĩnh và động tƣơng tác cầu-xe (KC05) 
Giao diện chƣơng trình phân tích đƣợc thể hiện nhƣ Hình 3.5. Chƣơng trình 
đƣợc xây dựng trên môi trƣờng window, ngôn ngữ lập trình Delphi 7, gồm các 
môđun cơ bản sau: 
 65 
 1. Mô đun chƣơng trình chính: bao gồm các lệnh điều khiển cấp cao nhất, 
quản l điều khiển các tác vụ nhập số liệu, xử lý số liệu, lƣu số liệu, quản lý kết 
xuất số liệu sau khi xử lý. 
 2. Thƣ viện các hàm toán học: Bao gồm các phép tính về ma trận và vectơ 
nhƣ: phép cộng, phép nhân, nghịch đảo ma trận, chuyển trí ma trận, giải hệ phƣơng 
trình tuyến tính, giải hệ phƣơng trình vi phân tuyến tính và phi tuyến theo phƣơng 
pháp Runge – Kutta, Runge - Kutta – Merson, Runge - Kutta – Fehlberg. 
 3. Thƣ viện các hàm của phƣơng pháp Phần tử hữu hạn: Bao gồm các hàm 
lập ma trận độ cứng, ma trận khối lƣợng, ma trận cản của phần tử dầm, phần tử cáp, 
của tải trọng di động. Các hàm định vị ma trận độ cứng, ma trận khối lƣợng, ma trận 
cản của phần tử dầm, phần tử cáp, của trục tải trọng di động. Các hàm sắp xếp ma 
trận độ cứng, ma trận khối lƣợng, ma trận cản của toàn bộ kết cấu. Các hàm cài đặt 
các điều kiện biên của bài toán... 
 4. Thƣ viện nhập số liệu: Bao gồm các hàm điều khiển tác vụ nhập số liệu về 
phần tử dầm, phần tử cáp, trọng lƣợng bản thân kết cấu, tải trọng xe di động, tải 
trọng tác động khác... 
 5. Thƣ viện xuất số liệu: Bao gồm các hàm quản lý số liệu sau khi xử lý, xuất 
kết quả ra màn hình, máy in và lƣu dữ liệu dƣới dạng file có cấu trúc hoặc dạng 
text, dạng ảnh, chuyển số liệu sang bảng tính Excel và các chƣơng trình ứng dụng 
khác... 
 6. Trong phiên bản này, NCS đã xây dựng và bổ sung thêm mô hình phân 
tích tƣơng tác động lực học ngẫu nhiên cầu dây văng và hoạt tải xe di động trên mặt 
cầu không bằng phẳng; xây dựng thêm mô đun khởi tạo các thể hiện của độ gồ ghề 
ngẫu nhiên của mặt cầu dựa vào hàm mật độ phổ công suất PSD; trong đó hàm mật 
độ phổ công suất PSD của mặt đƣờng có thể đƣợc mô hình hóa theo tiêu chuẩn ISO 
8608:1995 [46] hoặc biến đổi trực tiếp trên kết quả đo đạc thực nghiệm độ gồ ghề 
 66 
mặt cầu bằng phƣơng pháp Welch [90], [76]; xây dựng mô đun phân tích dao động 
ngẫu nhiên giữa công trình cầu và hoạt tải di động trên mặt cầu không bằng phẳng 
bằng phƣơng pháp mô phỏng Monte-Carlo. 
Hình 3.6. Giao diện mô đun DGGNN khởi tạo các thể hiện của độ gồ ghề ngẫu 
nhiên của mặt cầu dựa vào hàm mật độ phổ công suất (PSD) 
3.6. Kết luận chƣơng 3 
Các nội dung trong chƣơng 3 đƣợc tóm tắt nhƣ sau: 
- Xây dựng mô hình tƣơng tác động lực giữa kết cấu CDV dƣới tác dụng của hoạt 
tải xe di động trên mặt cầu có độ gồ ghề ngẫu nhiên; nghiên cứu ứng dụng các 
phƣơng pháp Galerkin, lý thuyết Green, phƣơng pháp PTHH và phƣơng pháp 
Runge-Kutta để giải phƣơng trình vi phân tƣơng tác dao động ngẫu nhiên kết cấu 
CDV và hoạt tải xe di động trên mặt cầu không bằng phẳng. 
-Trên nền tảng cơ sở của thuật toán chƣơng trình KC05 [14], [15], NCS đã xây dựng 
thuật toán và bổ sung thêm mô đun chƣơng trình phân tích dao động ngẫu nhiên của 
kết cấu CDV dƣới tác dụng của đoàn tải trọng di động trên mặt cầu không bằng 
phẳng theo phƣơng pháp mô phỏng Monte-Carlo. 
Kết quả mô phỏng độ gồ ghề 
ngẫu nhiên của mặt cầu 
 67 
CHƢƠNG 4. THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN T CH SỐ 
MÔ HÌNH TƢƠNG TÁC DAO ĐỘNG KẾT CẤU CẦU DÂY 
VĂNG DƢỚI TÁC DỤNG CỦA HOẠT TẢI DI ĐỘNG, 
XÉT ĐẾN ĐỘ GỒ GHỀ NGẪU NHIÊN CỦA MẶT CẦU 
4.1. Mở đầu 
Trên cơ sở các chƣơng trình đã thiết lập trong các chƣơng trƣớc theo phƣơng 
pháp mô phỏng Monte-Carlo, nội dung chƣơng 4 sẽ tiến hành nghiên cứu bằng số 
tƣơng tác động lực học kết cấu CDV dƣới tác dụng của hoạt tải xe di động trên mặt 
cầu có độ gồ ghề ngẫu nhiên. Nghiên cứu chế tạo thiết bị thực nghiệm đo độ mấp 
mô mặt cầu nhằm nâng cao độ chính xác của các thể hiện ngẫu nhiên đầu vào và 
phù hợp với hiện trạng khai thác thực tế của công trình. Tiến hành đo đạc phản ứng 
động của kết cấu CDV tại hiện trƣờng để kiểm chứng độ tin cậy của các kết quả 
phân tích trên mô hình số. 
Để thuận lợi cho việc đo đạc thực nghiệm tại hiện trƣờng c ng nhƣ phân 
tích, so sánh và bàn luận các kết quả phân tích dao động ngẫu nhiên cầu dây văng 
dƣới tác dụng của hoạt tải di động trên mặt cầu không bằng phẳng gây ra, NCS 
chọn công trình CDV Phò Nam để làm đối tƣợng nghiên cứu. Công trình cầu Phò 
Nam bắc qua sông Cu Đê thuộc xã Hòa Bắc, huyện Hòa Vang, Thành Phố Đà Nẵng 
đƣợc thể hiện nhƣ Hình 4.1. 
Hình 4.1. Công trình cầu dây văng Ph Nam TP Đà Nẵng) 
 68 
4.2. Các thông số kết cấu cầu dây văng Ph Nam 
Sơ đồ kết cấu CDV Phò Nam gồm ba nhịp 35,7m +80m+ 35,7m; khổ cầu rộng 
4,5m tại phần kết cấu nhịp và rộng 5,5m tại vị trí tránh xe trên tháp cầu. Tải trọng 
thiết kế là đoàn xe H8 và tải trọng ngƣời 300kG/m2. Kết cấu nhịp đƣợc làm bằng 
thép 2xI600; tháp cầu đƣợc tổ hợp bằng thép I700 & I500 có mô đun đàn hồi 
E=2.1x10
6
 kG/cm
2
, bản mặt cầu bằng bê tông cốt thép lắp ghép Mác 300 [5]. 
Hình 4.2. Sơ đồ kết cấu cầu dây văng Ph Nam – TPĐN 
Hình 4.3. Chi tiết mặt cắt ngang dầm chủ cầu Ph Nam 
Hình 4.4. Chi tiết mặt cắt ngang tháp cầu 
 Phần trên tháp-T2 Phần dƣới tháp-T1) 
6.5
 1
 2 3 4 5
 10 9 8 7 6
 20 19 18
 17
 16
 11
 12 1
3
14 1
5
T1
T2
T1
T2
6.56.5 7.0 7.0 8.00.7 6.5 6.57.57.58.0 8.0 6.57.07.08.0 0.76.56.5 7.5 7.5 8.0
202
13
61
2
thÐp dÇm chñ TL1-10
202
500
202
23
23
56
6 13
202
300
300
1
8
14
1
8
300
300
1
8
thÐp trô th¸p TL10-1
2 thÐp I 500x300 2 thÐp I 700x300
14
300
300
14
5
0
0
700
700
phÇn trªn th¸p phÇn d­íi th¸p
300
300
1
8
1
8
14
7
0
0
 69 
Bảng 4.1. Các đặc trƣng hình học của dầm chủ, tháp cầu 
STT Nội dung Đơn vị 
Dầm 
chủ 
Tháp cầu 
Phần trên 
T2 
Phần chân 
T1 
1 Mô đun đàn hồi, E T/m2 2.1x108 2,1x108 2,1x108 
2 Mô men quán tính, J m4 0.001702 0.004399 0.0059804 
3 Diện tích, F m2 0.02568 0.0346 0.04706 
4 Hệ số ma sát ngoài,θ - 0.027 0.027 0.027 
5 Hệ số ma sát trong,β - 0.01 0.01 0.01 
Bảng 4.2. Các thông số chiều dài, lực căng của các dây cáp văng 
Ký hiệu 
dây 
Vị trí dây 
cáp 
Chiều dài 
dây (m) 
Trọng lƣợng dây 
(kG/m) 
Lực căng 
(kG) 
1 Hạ lƣu 40.65 16.38 27912 
Thƣợng 
lƣu 
40.65 16.38 30058 
2 Hạ lƣu 34.63 12.57 33668 
Thƣợng 
lƣu 
34.63 12.57 26858 
3 Hạ lƣu 28.86 12.57 22195 
Thƣợng 
lƣu 
28.86 12.57 27329 
4 Hạ lƣu 23.34 9.97 23542 
Thƣợng 
lƣu 
23.34 9.97 22120 
5 Hạ lƣu 18.95 9.97 17587 
Thƣợng 
lƣu 
18.95 9.97 19566 
6 Hạ lƣu 18.95 9.97 22102 
Thƣợng 
lƣu 
18.95 9.97 22102 
7 Hạ lƣu 23.66 9.97 22025 
Thƣợng 
lƣu 
23.66 9.97 20358 
8 Hạ lƣu 29.63 12.57 33294 
Thƣợng 
lƣu 
29.63 12.57 31127 
9 Hạ lƣu 35.46 12.57 21118 
Thƣợng 
lƣu 
35.46 12.57 24511 
10 Hạ lƣu 41.52 16.38 29478 
Thƣợng 
lƣu 
41.52 16.38 22892 
11 Hạ lƣu 41.52 16.38 33670 
Thƣợng 
lƣu 
41.52 16.38 41569 
12 Hạ lƣu 35.46 12.57 24763 
Thƣợng 
lƣu 
35.46 12.57 27354 
13 Hạ lƣu 29.63 12.57 28126 
Thƣợng 
lƣu 
29.63 12.57 22782 
 70 
14 Hạ lƣu 23.66 9.97 25100 
Thƣợng 
lƣu 
23.66 9.97 23758 
15 Hạ lƣu 18.95 9.97 17587 
Thƣợng 
lƣu 
18.95 9.97 22444 
16 Hạ lƣu 18.95 9.97 21202 
Thƣợng 
lƣu 
18.95 9.97 21650 
17 Hạ lƣu 23.34 9.97 15556 
Thƣợng 
lƣu 
23.34 9.97 14179 
18 Hạ lƣu 28.86 12.57 29757 
Thƣợng 
lƣu 
28.86 12.57 30666 
19 Hạ lƣu 34.63 12.57 28159 
Thƣợng 
lƣu 
34.63 12.57 26858 
20 Hạ lƣu 40.65 16.38 38196 
Thƣợng 
lƣu 
40.65 16.38 38196 
4.3. Chế tạo thiết bị thực nghiệm đo độ gồ ghề mặt cầu tại hiện trƣờng 
4.3.1. Nguyên lý cấu tạo hệ thống xe đo độ gồ ghề mặt cầu 
Trong chƣơng 2, NCS đã mô phỏng độ gồ ghề ngẫu nhiên của mặt cầu thông 
qua hàm mật độ phổ công suất PSD; hàm phổ PSD đƣợc sử dụng dựa trên tiêu 
chuẩn phân loại tình trạng mặt đƣờng ISO 8608:1995 [46]; kết quả mô phỏng độ gồ 
ghề mặt cầu đƣợc sử dụng nhƣ các số liệu thể hiện ngẫu nhiên đầu vào của quá trình 
phân tích tƣơng tác động lực ngẫu nhiên hệ cầu-xe. 
Nhằm nâng cao độ chính xác các thể hiện ngẫu nhiên đầu vào của độ gồ ghề 
mặt cầu tƣơng ứng với điều kiện khai thác thực tế tại các công trình cầu tại Việt 
Nam, NCS nghiên cứu chế tạo thiết bị xe đo độ gồ ghề mặt cầu tại hiện trƣờng. Cấu 
tạo xe đo gồm hai trục xe, khoảng cách giữa hai trục đƣợc cấu tạo sao cho lớn hơn 
chiều dài cơ sở của hoạt tải sử dụng trong phân tích l thuyết và đo đạc thực nghiệm 
tại cầu. Hai trục xe đo đƣợc liên kết với nhau thông qua một khung cứng, tại vị trí 
giữa xe đo một bánh xe đƣợc gắn với khung cứng thông qua cánh tay trục khuỷu 
nhƣ Hình 4.5. Khi xe đo di chuyển dọc cầu, trục khuỷu xoay quanh khớp, các cảm 
biến chuyển vị đặt tựa lên thanh trục khuỷu sẽ đo đƣợc độ mấp mô theo phƣơng 
đứng của mặt cầu. Trên xe đo có bố trí máy tính điện tử (Laptop) và thiết bị Data 
logger để điều khiển hệ thống xe đo và lƣu trữ dữ liệu đo độ mấp mô mặt cầu theo 
thời gian thực. 
 71 
Hình 4.5. Nguyên lý cấu tạo của xe đo độ gồ ghề mặt cầu mặt đƣờng) 
4.3.2. Chế tạo xe đo độ gồ ghề mặt cầu tại xưởng chế tạo máy Trường Đại 
học Bách hoa – Đại học Đà N ng 
Để dễ dàng thay đổi khoảng cách giữa hai trục xe đo, khung cứng đƣợc tổ 
hợp từ các đoạn thanh dầm có chiều dài 1,5m; khoảng cách giữa hai trục xe đo có 
thể thay đổi trong phạm vi từ 3-6m đảm bảo phù hợp với chiều dài cơ sở của các 
loại hoạt tải hiện nay ở nƣớc ta (xe tải ben). Các liên kết giữa các thanh đƣợc cấu 
tạo khớp chìm (âm-dƣơng) để tháo lắp dễ dàng tại hiện trƣờng c ng nhƣ tạo độ êm 
thuận cho hệ trục khuỷu và cảm biến chuyển vị di chuyển theo phƣơng dọc cầu. 
Một số hình ảnh trong quá trình gia công xe đo độ gồ ghề mặt cầu tại xƣởng 
chế tạo máy Trƣờng Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng đƣợc thể hiện nhƣ 
Hình 4.6. Hệ thống xe đo đƣợc thiết kế có thể di động toàn hệ thống thông qua bốn 
bánh xe ở hai trục xe hoặc cố định hai trục xe và di chuyển trƣợt hệ trục khuỷu và 
cảm biến chuyển vị thông qua động cơ điện đƣợc lắp đặt trên xe đo. 
 72 
Hình 4.6. Chế tạo xe đo độ gồ ghề mặt cầu tại xƣởng chế tạo máy – ĐHBK-
ĐHĐN 
4.4. Đo đạc thực tế độ gồ ghề mặt đƣờng tại cầu dây văng Ph Nam 
Tiến hành lắp đặt thiết bị xe thực nghiệm đo độ gồ ghề mặt cầu tại cầu dây 
văng Phò Nam nhƣ Hình 4.7. Xe đo độ gồ ghề mặt cầu đƣợc di chuyển theo phƣơng 
dọc từ đầu cầu đến cuối cầu để thu thập các giá trị độ mấp mô của mặt cầu thông 
qua cảm biến chuyển vị và lƣu trữ trên máy tính thông qua thời gia thực. Theo 
phƣơng ngang cầu, xe đo độ gồ ghề mặt cầu đƣợc đặt cách nhau từ 20-50cm trong 
các lần đo, nhƣ vậy với mỗi vị trí theo phƣơng ngang cầu ta sẽ thu đƣợc một chuỗi 
dữ liệu (profile file) đo đạc độ mấp mô mặt cầu theo phƣơng dọc cầu (một thể hiện 
độ gồ ghề ngẫu nhiên của mặt cầu theo phƣơng dọc). Tập hợp nhiều vị trí đo theo 
phƣơng ngang, ta thu đƣợc một bộ dữ liệu gồm nhiều thể hiện độ mấp mô mặt cầu 
tại cầu dây văng Phò Nam. Kết quả đo đạc một số thể hiện độ gồ ghề mặt cầu thực 
Trục xe đo 
Liên kết chìm trong thanh 
nối hai trục xe đo 
Data Logger 
Laptop 
Cảm biến 
chuyển vị 
Trục khỷu gắn 
b