Độ tin cậy của hạ tầng giao thông không chỉ được quyết định bởi độ bền tính toán của các kết cấu mà còn bởi khả năng phát hiện kịp thời ngay cả những thay đổi nhỏ nhất trong tình trạng của chúng. Đối với các tổ hợp đường ray dây của uST được thiết kế để vận hành trong nhiều thập kỷ dưới tải trọng không đổi, việc giám sát các trụ bê tông cốt thép và các khối neo chịu lực căng từ các sợi cáp ứng suất trước và phương tiện lăn là vô cùng quan trọng.
Các kỹ sư tại Công ty Unitsky String Technologies Inc. (UST Inc.) đã phát triển một phương pháp luận mới để đo chiều rộng mở của vết nứt, không chỉ cho phép ghi nhận các khiếm khuyết mà còn phân tích động lực phát triển của chúng với độ chính xác cao – xuống đến phần trăm của một milimet.
Tại sao việc giám sát vi nứt lại cực kỳ quan trọng
Các vết nứt trong bê tông cốt thép là hệ quả tự nhiên của quá trình co ngót, biến dạng nhiệt và tải trọng chu kỳ. Tuy nhiên, đối với các hệ thống kỹ thuật có độ chính xác cao như các tổ hợp vận tải uST, điều quan trọng nhất không phải là sự xuất hiện đơn thuần của vết nứt, mà là cách nó tiến triển theo thời gian.
Theo các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành, chiều rộng mở vết nứt tối đa cho phép trong các kết cấu chịu lực là 0,2–0,3 mm. Nếu các giới hạn này bị vượt quá, độ ẩm và oxy sẽ bắt đầu thâm nhập vào bê tông, sự ăn mòn cốt thép diễn ra nhanh hơn và khả năng chịu tải của bộ phận sẽ giảm xuống.
Đối với hệ thống vận tải cấp độ hai, trong đó sự ổn định hình học quyết định độ chính xác của chuyển động phương tiện không người lái, việc kiểm soát sự hình thành vết nứt phải là một phần của quá trình giám sát kết cấu liên tục.
Từ kiểm tra trực quan đến chẩn đoán kỹ thuật số
Các phương pháp phát hiện vết nứt truyền thống – như đầu dò cơ học, kính lúp và đồng hồ chỉ thị – không cung cấp một cái nhìn khách quan về sự tiến triển của khuyết tật hoặc ghi lại chính xác động lực của nó.
Phương pháp luận được phát triển tại UST Inc. dựa trên sự kết hợp của các công nghệ quang học và kỹ thuật số hiện đại, bao gồm:
- Chụp ảnh macro kết hợp xử lý hình ảnh bằng thuật toán phân tích máy tính;
- Phương pháp Tương quan Hình ảnh Kỹ thuật số (DIC) để đánh giá biến dạng bề mặt;
- Các cảm biến đo biến dạng độ chính xác cao được lắp đặt ở những khu vực dễ nứt.
Cách tiếp cận này cho phép phát hiện các vết nứt mở rộng nhỏ tới 0,05 mm, xây dựng bản đồ ứng suất của các bộ phận và theo dõi sự thay đổi thông số theo thời gian.
Phương pháp luận trong thực tiễn kỹ thuật
Phương pháp luận được áp dụng bởi các kỹ sư tại Unitsky String Technologies Inc. bao gồm thuật toán thăm dò vùng hình thành vết nứt với các điểm giám sát được lựa chọn, cũng như các tiêu chí để đánh giá độ ổn định của khuyết tật và tốc độ phát triển cho phép. Ngoài ra, phương pháp này còn có cơ sở dữ liệu kỹ thuật số về các quan sát được tích hợp vào hệ thống giám sát kỹ thuật của tổ hợp.
Phương pháp luận này đã được thử nghiệm trên các trụ của các tuyến đường ray dây trên cao thuộc uST. Việc so sánh các phép đo kỹ thuật số với các phương pháp cơ học cổ điển cho thấy độ lệch không quá 5%, xác nhận độ chính xác và độ tin cậy cao của hệ thống.
Mục tiêu chính của sự phát triển này không chỉ là ghi lại một vết nứt mà là dự đoán hành vi của kết cấu dưới tải trọng vận hành. Bằng cách hiểu rõ bản chất của sự mở rộng khuyết tật, chúng ta có thể xác định chính xác thời điểm các chỉ số độ bền của từng mối nối cụ thể bắt đầu suy giảm.
An toàn dự báo của cơ sở hạ tầng
Phương pháp luận mới đang trở thành một phần của hệ thống giám sát kỹ thuật số toàn diện nhằm đánh giá tình trạng kỹ thuật của các tổ hợp uST. Trong tương lai, dữ liệu sẽ được thu thập theo thời gian thực trực tiếp từ bề mặt của các cột trụ và dầm thông qua mạng lưới cảm biến tích hợp với nền tảng phân tích.
Cách tiếp cận này chuyển hoạt động vận hành cơ sở hạ tầng sang chế độ bảo trì dự đoán – nơi các khuyết tật không được xử lý sau khi xảy ra mà được ngăn chặn ngay từ giai đoạn đầu phát triển.
Dự án minh họa cách ngành xây dựng giao thông hiện đại đang phát triển thành một lĩnh vực kỹ thuật có độ chính xác cao, đo lường ngay cả những thay đổi viroskop trong cấu trúc vật liệu. Đối với các tổ hợp vận tải đường ray dây của uST, được thiết kế để vận hành liên tục trong nhiều thập kỷ, các hệ thống giám sát như vậy là yếu tố thiết yếu đảm bảo độ tin cậy.
📌 Khám phá các bài viết liên quan:
Nguồn tin chính thức: ust.inc
