GS TS NGUYỄN VIẾT TRUNG (Chủ biên) Cơ SỞ QUAN TRẮC CỒNG TRÌNH CẦU TRONG THI CỒNG VÀ KHAI THÁC NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ NỒI -2011 LỜI NÓI ĐẦU Vấn đề quan trắc cầu vấn đề Việt Nam lĩnh vực nghiên cím hệ thống quan trắc kết cấu cầu rộng mang khái niệm chưa có tài liệu tiếng Việt giới thiệu Cuốn sách giới hạn thảo hiận vê nguyên lý quan trắc cầu nói chung áp dụng cụ thê cho loại kêt cáu nhịp câu thép, mà chủ yếu dựa thông số đặc trưng quan trắc thay đôi vê tán sô tự nhiên, ứng siiát Nội dung sách chưa để cập hết sở lý thuyết áp dụng cho tất loại kết cấu nhịp cũn^ két cáu mo trụ cầu móng, mồ tập trung bàn đến việc phái hư hỏtìg Các nội dung trình bày sách dựa sở ỉý thuyêt nghiên cihi ỏ' nước níĩoài, cần kiêm chứng thực tế nhiều năm điêu kiện môi trurmíỊ ìàni việc kêt câu cáu Việt Nam Một vài ví dụ khả nâng áp dụng thiết lập hệ thổng quan trắc kết cầu nhịp cầu thép điên hình ỏ- Việt Num số cầu dâv Việt Nam đưa chi đê minh họa (hệ íhoiiiỉ >^ày chưa lắp đặt) nham tạo sở cho việc hiêu rỗ thêm cỏ ihê áp dụng hệ thong cách hợp lỷ khoa học Sách biên soạn lần đầu, không tránh khỏi thiếu sót Kính mong bạn đọc góp ý, thư góp ỷ xin gừi Nhà xuất Xây dựng email tác giả: viettrungngí^vcihoo.com Xin chán ihành cám ơn Tác giả MỞ ĐẨU ĐẶT VÂN ĐỂ Hệ thống giao thông nhŨTig hệ thống quan trọng kinh tế quốc gia Trong mối quan hệ tổníỉ hòa với kinh tế, hệ thống giao thông ví mạch máu thổ sống, nước ta, điều kiện hội nhập phát triển kinh tế nay, mạng lưới eiao thông không ngừng xây dựng mở rộng từ thành thị đến nông thôn vùng sâu, vùng x a Hiện nay, công trình giao tliông Việt Nam xây dựng với số lưọng lớn nhằm đáp ứng kịp ihời với nhịp độ phát triển kinh tế Do đó, chất lượng khai thác công trình phủi xem xét cách thỏa đáng Việc nghiên cứu hệ thống theo dõi làm việc công trình giai đoạn khai thác mang ý nghĩa đặc biệt quan trọng Kcl thu thập tranh tồng ihế ứng xử công trình giai đoạn làiiì Việc, sớ quan irọng cho việc đưa đánh giá khả khai thác phục vụ công trình Với nhu cầu thực tế nav, công trình xây dựng nói chung công trình cầu nói riêng cần phải theo dõi, đánh giá cách liên tục Sự theo dõi, quan sát kết cấu cách liên tục tự động cần thiết cần phải sửa chữa, lăng cường thay tùy thuộc vào tình trạng sức khỏe chúng Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật côiiíi nghệ mà việc theo dõi tình trạng kết cấu cầu ngày xác Mỗi kết cấu cầu trone thực tế thường có khác biệt lớn so với dự đoán giai đoạn thiết kế Nó phụ thuộc vào nhiều vào yếu tố bất định, kế yéu tố nội tác động bên MỘI số yếu tố phát sinh riRay trình thi công làm cho ứng xử kết cấu khác với ứng \ử dir kiến mô hình bước thiết kế Khi đưa vào sử dụng, kết cấu cầu chịu tác động trực tiếp tải trọng xe cộ tác động khác nliư gió giãn nở nhiệt thông thường tác động khác biệt trontĩ nhiều trưòng họp biết nguvên nhân xuất liiện cường độ chúng Một vcu cầu đặt phải có hệ thống theo dõi ihườne xuyên để đánh siá tác dộng kịp thời đưa cảnh báo trường hợp cần thiết Hiện Việt Nam, số lượng cầu giai đoạn khai thác lớn bao gồm cầu xây dựng cách đày lâu, cầu đưa vào khai thác sử dụng Xét riêng kết cấu nhịp cầu thép áp dụng thấy sau: - Kết cấu nhịp cầu dầm thép áp dụnc với ti lệ tương đối lớn tồn khuyết tật khó nhận biết được: - Xu hướng sử dụng cầu thép tăng lên vỉ ưu điểm cùa nó; Trong yếu tố chi phối tác độns lên kết cấu nhịp cầu thép vô phức tạp như: - Tải trọng luu thông qua cầu ngày tăng lên số lượng trọng lượng cần phải có hệ thống theo dõi để đánh giá tác động tải trọng này; - Luôn có số lượng lớn khuyết tật tồn kết cấu khuyết tật khó nhận biết quan sát thông thường trước cố công trình cầu xảy ra, kết cấu cần phải theo dõi liên tục để đưa cảnh báo sớm cần thiôt; - Việc đánh giá cầu phương pháp truyền thống gặp nhiều khó khăn công tác phải phân luồng giao thông, dừng xe, (đặc biệl dối với hệ ihống cầu nằm tuyến đường giao thông quan trọng Q U ) Các số liệu thu ít, không liên tục mang tính chủ quan người đo nên dễ dẫn dến sai sót kỳ thuật dạc đại giúp khắc phục hạn chề này; - Trong công tác quản lý cầu việc kiem tra định kỳ có Ihê làm giảm dirợc rủi ro, nhiên công việc chi có giới hạn độ an toàn có khoảng thời gian kết cấu không theo dõi kiểm tra (không liên tục), dẫn dến tình trạng chủ đầu tư không đưa định kịp thời, cần phải cỏ hệ thống theo dõi liên tục giúp chủ đầu tư kịp thời đưa cảnh báo: - Tuổi thọ kết cấu cầu thường có khác biệt lớn so với dự đoán eiai đoạn thiết kế, chịu tác động nhiều yếu tố giai đoạn thi công khai thác mà đoán trước được, thách thức lớn cho kỳ sư quan quản lý chịu trách nhiệm độ an toàn, tuổi thọ công trình, cần phải có công cụ để nhận biết thay đổi cập nhật chúng vào mô hình phân tích; - Việc xác định mức độ phục vụ lập ngân sách kế hoạch tu bảo dưỡng dựa quan sát mắt, phép đo thông thường có thề dẫn đến sai lầm nguy hiểm ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn phục vụ kết cấu đặc biệt này; - Sự phát triển khoa học, kỹ thuật ti'uyền thông đưa đến phương pháp đánh giá kết cấu cầu mới, dụng cụ đo đạc tin cậy khách quan thu thập đầy đủ liệu cách liên tục đưa cành báo kịp thời cho người sử dụng Nhũng phương pháp kiểm tra trước tỏ không phù họp nữa, việc đòi hỏi nhiều thời gian, điều kiện khó khăn trưòng nhân tố thường không đảm bảo Bên cạnh dó cần lưọng lớn nhân công, vậ\ hay gặp sai sót như: sai sót lắp đặt thiết bị, hiệu chỉnh với điều kiện môi trường xung quanh, ghi chép truyền đạt lượng thông tin không lô Hàng năm chi phí trì hệ thống cầu nước lớn, cố công trình cầu mang lại hậu to lớn kinh tế - xã hội Vì vậy, cấp bách cần phải có hệ thống quan trắc để theo dõi sức khỏe kết cấu cầu nói chung kết cấu nhịp cầu thép nói riêng để cuno, cấp thông lin có độ tin cậy cao hơn, thông tin cập nhật liên tục tức thời làm việc thực tế Sự thay đổi điều kiện làm việc kết cấu, hay xuống cấp công trình phải ghi nhận cách tự động, liên tục chuyển thành thông tin để đánh giá xác sức khỏe kết cấu, xác định vị trí hư hỏng dự đoán trước công việc sửa chữa, tăng cường trước kết cấu bị sụp đổ làm sở để quan quản lý đưa định cách kịp thời Do đó, nghiên cứu hệ thống quan trẳc kết cấu nhịp cầu thép mang lại mộl ý nghĩa lớn đặc biệt quan trọng công tác xây dựng quản lý công trình cầu Việt Nam NỘI DUNG C BẢN CỦA SÁCH Trong sách trình bầy sở vè phương pháp luận, sở lý thuyết hệ thống quan trắc cho kết cấu cầu nói chung kết cấu nhịp cầu thép nói riêng Việt Nam Một ví dụ thực tế khả áp dụng thiết lập hệ thống quan trắc kết cấu nhịp cầu thép điển hình Việt Nam lại cầu treo dây võng TP (T.p Đà Nang) đưa để minli họa (hệ thống chưa lắp đặt) nhằm tạo sở cho việc áp dụng hệ thống cách hợp lý khoa học PHẠM VI ĐỂ CẬP CỬA CUỐN SÁCH Vấn đề quan trắc cầu vấn đề mới, chưa có tài liệu tiếng Việt giới thiệu, Sách giới hạn thảo luận nguyên lý quan trắc cầu nói chung áp dụng cụ thể cho loại kết cấu nhịp cầu thép, mà yếu dựa thông số đặc trưng quan trắc thay đổi tần sổ tự nhiên, ứng suất ứng với cấp độ đánh giá thông qua hệ thống quan trắc: - Cấp 1: Phát hư hỏng: xác định hư hóng kết cấu; - Cấp 2: Xác định vị trí hư hỏne: xác định vị trí cùa hư hỏng; - Cấp 3: Định lượng mức độ nghiêm trọng cúa hư hỏng; - Cấp 4: Dự đoán thời gian tồn kết cấu cầu Nội dung sách tập trung bàn đến vào cấp độ cấp độ phát hư hỏng Các nội dung trình bày sách dựa sở lý thuyết nghiên cứu nước ngoài, cần kiểm chứng thực tế nhiều năm điêu kiện môi trường làm việc kết cấu cầu Việt Nam Lĩnh vực nghiên cứu hệ thống quan trắc kết cấu cầu rộng mang khái niệm Việt Nam nên nội dung sách chưa đề cập hết sở lý thuyết áp dụng cho tất loại kết cấu nhịp kết cấu mố trụ cầu móng ChưoTig TỔNG QUAN VỂ HỆ THỐNG QUAN TRẮC CẦU 1.1 HỆ THỐNG QUAN TRẮC KẾT CÂU CẦU Với nhu cầu thực tế nay, công trình xây dựng nói chung công trình cầu nói nêng cần phải theo dõi, đánh giá cách liên tục Sự theo dõi, quan trắc kết cấu cách liên tục tự động cần thiết cần phải sửa chữa, tăng cường thay tùy thuộc vào tình trạng sức khỏe chúng Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật công nghệ mà việc theo dõi tình trạng kết cấu cầu ngày xác Có hai hướng để nhận dạng dự báo khuyết tật cùa cầu, hướng thứ sâu nghiên cứu đặc điểm dạng khuyết tật riêng biệt dựa vào nét đặc trưng chúng để xây dựng lý thuyết nhận dạng dự báo khuyết tật Hướng thứ hai hướng phị cấu trúc, không quan tâm cách chi tiết loại khuyết tật mà nghiên cứu đặc trưng chung đáp ứng động lực học có khuyết tật để nhận dạng dự báo, nghĩa dựa vào lời giải toán ngược động lực học hệ 1.1.1 Khái niệm hệ thống quan trắc cầu Quan trắc kết cấu cầu (Helmut Wenzel, 2009), thuật ngữ tiếng Anh "Health monitoring o f Bridge", thuật ngữ dùng để mô tả việc giám sát tình trạng tổng thể kết cấu cầu, định nghĩa theo mục tiêu yêu cầu đặt kết cấu cầu Quan trắc cầu nhiều cách để theo dõi trạng thái ứng xử kết cấu cầu loại tải trọng khai thác khác Như vậy, việc tiến hành xác định hư hòng cầu thay đổi tính chất vật liệu, kích thước hình học, điều kiện biên hệ thống liên kết khía cạnh quan trắc kết cấu cầu So với việc Thử tải cầu so với phương pháp kiểm tra truyền thống khác Quan ứ-ắc cầu có ưu điểm khác biệt như: - Cung cấp thời gian thực giám sát, phân tích liên tục phát giảm khả chịu lực, hư hỏng mà không làm tổn hại đến kết cấu suốt trình khai thác công trình - Đặc biệt hệ thống theo dõi \ ’à ghi lại ứne xử kết câu troniỉ trường hợp đặc biệt (như bão lũ, thiên tai cố tai nạn nghiêm trọne) mà phirơng pháp truyền thống khác giám sát Những lợi ích rõ ràng, quan trọng quan trắc kết cấu cầu sau: - Việc quan trắc làm giảm rủi ro nguyên nhân không lưcTiiơ trước giúp cho Cơ quan quản lý cầu có định kịp thời dựa sổ liệu thực tế làm việc công trình cầu - Công tác quan trắc giúp việc phát kịp thời khiếm khuvết mặt kêt càu tăng độ an toàn cho cầu: kết cấu cầu có khiếm khuyết mà không tliể phát kiểm tra mắt kiểm tra mô hinh Trong trưòng hợp yêu cầu đảm bảo sống cầu phải có biện pháp khắc phục kịp thời trước tình hình trở nên muộn Công tác sửa chữa đu'ỢC tiến hành sóm thời điểm có chi phí thấp thời gian phải ngừng lưu thông ngắn Có thông tin từ hệ thống quan trắc gắn sẵn càu làm tăng mức độ an toàn cho kết cấu người sử dụng - Việc quan trắc đảm bảo chất lượng lâu dài: Bằng việc cung cấp số liệu liên tục làm việc cầu, công lác quan trắc góp phần đánh giá chất lượng thi công, vận hành, công tác tu bảo dưỡng dó loại bỏ chi phí ẩn cho công việc không đạt chất lượng Rất nhiều công trình có khicm khuyết diém yếu kết cấu tạo trình thi công, nlunm khiếm khuyết nhìn thấy sau vài nám Lúc chi phí sửa chừa trở nên lón nằm trách nhiệm bảo hành nhà thần - Công tác quan trắc giúp ích cho công tác quản lý tu kếl cấu cầu: dừ liệu quan trắc giúp cho việc thực công tác "bảo dưỡng theo nhu cầu" Các hoạt động vận hành, tu bảo dưỡng, sửa chữa thay pliận kết cấu tối ưu hóa dựa số liệu tin cậy phản ánh tình trạng làm việc thực kết cấu - Việc quan trắc xác định mức độ dự trừ cưòng độ câu: có nhiều hạng mục kết cấu có tinh trạng tốt so với dự kiến (nguyên nhân có thê thiết kế với hệ số an toàn lớn sử dụng vật liệu có tiêu lý tốt nhiều so với số liệu tối thiểu dùng tính toán thiết kế) Trong trường họfp này, công việc quan trắc xác định biên độ cho phép chịu đựng thèm cùa cầu, giúp Đon vị quản lý nắm rõ tải trọng an toàn cầu - Ngoài hệ thống quan trắc sỗ cung cấp thông tin tham khảo bồ ích công tác thực dự án có quy mô tươne tự lương lai: thông tin !àm việc thực tế cầu giúp cho Nhà thiết kế đơn vị Quán lý thực đồ án thiết kế rẻ hon, an toàn bền vừng với độ tin cậy tính làm việc nâng cao M ột chi phí đầu tư nhỏ thực từ đâu dự án có thê đạt 10 tiết kiệm lớn sau nhờ việc tối ưu hóa thiết kế phát kịp thời điểm yếu Đối với công tác thiết kế thỉ hiệu cụ thể hệ thống quan trắc thể điểm sau: - Đánh giá hiểu ứng xử thực tế kết cấu - Kiểm soát cập nhật phưong pháp tính mô hình tính toán - Xác minh thông số tính toán sử dụng - Đo loại tải trọng, hiệu ứng phân bố tải trọng - Nâng cấp cầu cho tải trọng cao tốc độ lớn H ệ thống quan trắc kết cẩu hệ thống đặc trưng nhiều dụng cụ cảm biến nhiều hệ thống phụ khác Một hệ thống quan trắc hoàn chỉnh bao gồm: - Hệ thống thu nhận (các cảm biến) - Hệ thống thu thập liệu - Hệ thống xử lý liệu - Hệ thống truyền tải liệu - Hệ thống đánh giá đưa kết luận Khi xây dụng hệ thống quan trắc cần phải có mộtmục tiêu động lực rõ ràng để Chủ đầu tư chấp nhận, cần phải raràng công việc mà Chủ đầu tư thực không đáp ứng yêu cầu giảm chi phí tăng tuổi thọ công trình Quán lý thu thập d ữ iiệ u íừ xa Hệ thống truyền dữliệu IntGrnet Bộ phận cánh báo có cố Bộ phận xử lý vả phân tich kết Hệ thống thu thập số liệu Cáp nối từ đấu đo Các đầu đo tới thu liệu Bộ cám biến Hình L Các thành pìỉân C ỉ k i hệ íhổngquan trắc cầu 11 Các động lực để xúc tiến việc lắp đặt hệ thống quan trắc là; - Hiện trạng công trình cầu lão hóa vấn đề kinh tể - xã hội liên quan với việc tăng cường, sừa chữa so với xây dựng - Tiến kỳ thuật lĩnh vực máy tính, lưu trừ cảm biến - Những vụ sập cầu gần gây hậu nặng nề phương tiện truyền thông đưa tin, tạo mối quan tâm lớn công đồng tạo nên áp lực lớn nên tăng quỹ cho nghiên cứu - Trách nhiệm, điều có nghĩa phương pháp cần đưa vào quy trình, có hướng dẫn cụ thể Hướng kinh tế, ví dụ tình xếp hạng cầu để có kế hoạch sửa chữa không đủ vốn để thay cần sử dụng kết cấu với thời gian dài so với dự kiến, mức độ phục vụ lón Thúc đẩy tính tò mò, trưòng hợp muốn biết thêm tầm quan trọng tính phức tạp kết cấu cầu, để đưa đến kế hoạch tốt cho kết cấu cầu tương lai 1.1.2 Lịch sử phát triển hệ thống quan trắc kết cấu cầu Theo Wenzel (2003) lịch sử phái triển lĩnh vực quan trắc kết cấu cầu bao gồm giai đoạn sau; - Thế kỷ 19 Phát triển cùa động lực học kết cấu - 1920-1945 Thực thí nghiệm giản đơn kết cấu thường gặp - 1965-1975 Phát triển phương pháp phần tử hữu hạn tuyến tính - 1970-1980 Phát triển phương pháp dao động - 1975-1990 Bồ sung phươnạ pháp phần tử hữu hạn tuyến tính - 1990-2000 Bổ sung phưong pháp phân tích phần tử hữu hạn phi tuyến - 1992-1995 Giới thiệu phương pháp dao động xung quanh - 1993-1996 Giới thiệu công nghệ máy tính đo liệu - Từ 1994 Áp dụng phương pháp đo dao động - Từ 1995 Phát triển thêm phương pháp thu nhận kết quan trắc "quan trắc thông minh" - Từ 1996 Thương mại hóa thiết bị đo Hoạt động quan trắc bùng nổ mạnh thập ký gần đâv, phát triên không ngừng lĩnh vực khoa học máy lính nguời hệ ihống Iheo dõi "thông minh" Thuật ngữ "thông minh" sau sử dụng đế ỉihấn mạnh ý nghĩa hệ thống quan trắc thông minh có độ bền, đáng tin cậy kinh tế 12 Phương trình (4) đưa thay đổi chiều dài ALị sợi cảm biến có ẩn 50 ịw e e, vector độ võng {a J Cách khác, phương trình (4) phương trình tuyến tính với ẩn số biến dạng đường góc phần tử 'beam-like bridge” Theo đó, ẩn số tách ra, sợi cảm biến phải phân thành điểm dọc theo chiều dài thay đổi chiều dài sợi phải theo dõi Bằng cách bốn phương trình đưa giải mô ẩn số này, vector độ võng I Aj} xác định bởi: { A J = [G ,]-'{ A L } Trong đó; AL = {AL| AL4 } xác định cách đo thay đổi điện trở đoạn sợi khác Cảm biến quang học Theo Prancis T.S.Yu Shizhuo Yin (2002), cảm biến quang học đo lưòng thay đổi ánh sáng dẫn sợi, có hai loại sợi quang dựa vào thay đổi ánh sáng: nội (bên sợi) bên (bên sợi) Bổn thông số thay đổi ánh sáng đo là: pha, phân cực, cường độ bước sóng, tương ứng có loại cảm biến là: cảm biển giao thoa, cảm biến phân cực, cảm biến cường độ, cảm biến quang phổ, cảm biến thông dụng cảm biến cường độ quang phổ Cáp sợi quang Dây dẫn * i t 1' Lá kim loại gắn với mặt ngoái bu lông Hình II Hình ảnh cảm biến sợi quang Các sợi quang học đầu dò chuyển đổi đại lượng đo nhiệt độ, ứng suất, biến dạng, xoay điện dòng tò trường vào thay đổi tưcmg ứng xạ quang học, ánh sáng đặc trưng biên độ, pha, tần số phân cực Tính hữu dụng sợi quang phụ thuộc vào cảm biến mức độ thay đổi khả chúng để đo lường định lượng cách đáng tin cậy xác Thiết bị đo cáp quang cung cấp số lợi ích so sánh với thiết bị đo đạc điện thông thưòmg: 27 - Không bị ảnh hưởng với EMI, RPI, hiệu ứng nổ hạt nhân - Không bị ảnh hưởng đến vấn đề nối đất sét đánh - An toàn phù họp để sử dụng môi trưòng nổ cao - Chịu nhiệt độ cao môi trường ăn mòn - Băng thông rộng - Thích họp để sử dụng môi trường ẩm ướt - Kích thước linh hoạt kinh tế - Nhẹ nhàng chặt Nói chung, cảm biến cáp quang đặc trưng tính nhạy cảm cao so với loại khác cảm biến Đặc biệt sợi điều chế chịu nhiệt độ cao môi trường khắc nghiệt Một cảm biến cáp quang nói chung bao gồm nguồn sảrig, cảm biến cáp truyền dẫn, tách sóng quang, giải điều, chế biến quang học hiển thị thiết bị điện tử yêu cầu Sợi quang học: Sợi quang học mỏng, dài cấu trúc hình trụ, truyền ánh sáng qua vài km Một sợi quang học thông thường bao gồm lõi thủy tinh, lớp thưòng làm thủy tinh silica nhựa, đệm lớp bên acryỉate vật liệu khác Những lớp bảo vệ dây cáp tương tự sử dụng cho dây dẫn Bộ chuyển phát: Nhiều hệ thống máy phát sợi quang cần có ánh sáng phát đèn hai cực (LED); cho hình thức ứng dụng đèn hai cực laze cần thiết để đạt băng thông rộng Đèn LED sử dụng làm nguồn phát thải hệ thống đa truyền dẫn mà thưòng không lón 50 Mbps/s có chiều rộng quang phổ lớn so với điốt laser So với điốt laser, LED thường điều khiển khó hơn, rẻ tiền, tiết kiệm điện, phát khu vực lớn hơn, tuổi thọ lâu Laser, không giống LED không hoạt động ngưỡng hành Máy thu: Bộ nhận hệ thống đo lưÒTig quang học bao gồm đèn hai cực, chuyển đổi quang lượng thành lượng điện Photodiodes bán dẫn (PD) quang ốt (APDs) phát phù hợp hệ thống đo lường sợi quang APD cảm nhận ánh sáng thấp, cần phải cung cấp điện áp lớn thường khoảng lOOV Các chế tiếng ồn khác liên quan đến việc phát điện tử mạch hạn chế khả phát cuối Nhiệt bắn tiếng ồn hai nguồn tiếng ồn cần phải giảm thiểu cho hiệu cảm biển tốt Phát phản ứng khác chức bước sóng Silicon PD tốt cho bước sóng hồng ngoại nhìn thấy gần Nói chung băng thông hạn chế dò vậy, kết mạch điện tử gây số hạn chế 28 Khả ghép kênh: Trong hầu hết cấu trúc cần thiết đặt sổ lượng lớn chủng và/hoặc cảm biến di dời trona; để đạt hiểu biết đầy đủ ứng xử kết cấu Neu kết nối cáp quang cần thiết đơn vị đọc cảm biến nhất, phức tạp hệ thống giám sát tăng nhanh với số lượng cảm biến Trong dòng ghép cung cấp cách đơn siản để tăng cảm biến giải đường cáp Trong trườns hợp cảm biến nhịp độ chuỗi sau đơn vị khác đọc truy cập tất cảm biến đơn cà hai đầu dâv chuyền Thậm chí cảm biến đặt dọc theo dòng, luôn để xếp chuỗi để theo dõi bề mặt hay khối lượng với dòng đơn 1.2 HIỆN TRẠNG CÔNG TRÌNH CẨU Hệ thống giao thông toàn giới có khoảng 2.5 triệu cầu Một số số liệu thống kê như: Cục Đường Liên bang Mỹ (FHW A) vào năm 2005 có 28% trôn tồng số 595,000 cầu kiếm tra có khuyết tật, phần nhỏ (khoảng 15%) cho không hoàn toàn nguyên nhân kết cấu công trình; Tại châu Âu khoảng 10% cày cầu bị khuyết lật kết cấu; Không có số liệu thống kê cho châu Á Neu lấy số trung bình 10% tổng số cầu có bị khuyết tật kết cấu có khoang 250,000 cầu cần phải theo dõi thường xuyên^'l Bảng Thống kê kết đánh giá cầu Mỹ năm 2004 (FHWA, 2004) Tiểu bang Cầu bị Cầu liên khuyết bang tật hay hạn % Cầu tiêu bang Cầu bị khuyết tật hay hạn Tổng số Cầu bị cầu liên khuyết bang tật hay nội hạn % ổ 10 3,021 30% 15.634 4.245 27% % Alabama 5.615 1.224 Alaska 878 170 19% 144 54 38% 1.022 224 22% Arizona 4.579 148 3% 268 202 9% 6.847 350 5% Arkansas 7,058 1.320 19% 5.255 1.687 32% 12,313 3.007 24% Califomia 12.406 1.701 14% 12.139 2.561 21% 24.545 4.262 17% Texas 32.254 4.302 13% 16.597 5.685 34% 48.851 9.987 20% Utah 795 309 189 19" 2.767 498 13" 22% 10.019 17% 972 29 Bảng (íiếp theo) 10 Vemiont 1.072 367 34% 1.591 578 36% 2.663 945 35% Virginia 11.492 2.597 23% 1.063 261 25% 12,555 2.858 23% Washington 3.249 846 26% 4.244 1.025 24% 7.493 1.871 25% West Virginia 6.710 2.447 36% 116 84 71% 2.531 37% Wisconsin 4.949 767 15% 8.622 1.711 20% 13.571 2.478 18% TOTALS 286.019 63.172 28.5 % 594,470 150.981 25.4 % 2.1 % 308.451 87,809 Tại Việt Nam theo số liệu quan quản lý đến năm 2000 mạng lưới giao thông vận tải đường Việt Nam có khoảng 52.200 cầu với tổng chiều dài 650 km Trong số đó, Irên Quốc lộ có khoảng 19.800 cầu với chiều dài vào khoảng 263 km (chiếm khoảng 42.60% tổng chiều dài cầu), lại cầu dường huyện Cầu phân thành loại theo vật liệu sử dụng kết cấu nhịp, bao gồm cầu bê tông cốt thép (BTCT) thường; BTCT dự ứng lực (BTCT D ưL ) thép BTCT liên hợp; cầu dầm dàn thép; lại loại khác Có thể nhận thấy từ biểu đồ bên cầu thép - BTCT liên hợp chiếm tới 17% số lượng 20% chiều dài Hình 12 Phân loại cầu đường quốc lộ theo số lư ợn^‘~^ (Thong kê tính đến năm 2000 - Cục Đường hộ Việt Ntim) 30 Các Icại khác 3% Dàn thép 7°/< BTCT DƯL 31% Thép - BTCT liên hợp 20% BTCT thưởng 39% Hĩnh 13 Phân loại cầu đường tuyến quốc lộ theo chiểu dàể'~L Nếu cần lấy số liệu giới trung bình 10% có khoảng 5220 cầu cần xem xét, số cầu quốc lộ 1980 (số lượng kết cấu cầu Thép - liên họp BTCT 440 cầu) Mặt khác công trình cầu Việt Nam có số đặc điểm riêng là: - Đa dạng chủng loại; - Có thời gian xây dựng khác nhau, theo nhiều loại tải trọng khác; - Đưực llìi công thiếl kế Iheo Tiêu chuẩn Quy trình khác (Pháp, Mỹ, Trung Quốc, Liên xô (cũ), Việt Nam ); - Đã qua hai chiến tranh, mục tiêu bị đánh phá triệt hạ; - Hiện bị xuống cấp trầm trọng nhiều nguyên nhân; - Được xây dựng từ nhiều loại vật liệu khác bê tông (BT), bê tông cốt thép (BTCT), bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL), thép, thép - BTCT liên họp, gạch, đá Trong thực tế tồn số lượng lớn cầu có khuyết tật, chúng cần phải theo dõi thường xuyên, liên tục 1.2.1 Sự cố công trình cầu Sự cổ công trĩnh cầu vấn đề tồi tệ lĩnh vực xây dựng mà giới phải đối mặt, gây hậu nặng nề sinh mạng, ảnh hưởng đến đời sống, kinh tế (đặc biệt cầu quan trọng, cầu độc tuyến giao t hông Việt Nam nhiều vụ tai nạn cầu xảy nước gây nhiều hậu nặng nề như: sập cầu Tân Văn Lâm Đồng; sập nhịp dẫn cầu c ầ n Thơ năm 2008; Tàu biển va vào c ầ u Bính năm 2010; Nguyên nhân chủ yếu chưa đánh giá hết, chưa thường xuyên theo dõi để có cảnh báo sớm hay lên kế hoạch sửa chữa, tăng cường Các nguyên nhân phá hoại cầu kể sau: 31 a) Các nguyên nhãn kết cẩu cầu Những nguyên nhân thường quy cho thiếu sót thiết kế xây dụng, bảo trì, sử dụng vật liệu, sai sót khảo sát Thiếu sót thiết kế xảy trình thiết kế lập kế hoạch Hơn nữa, trình xây dựng công nhân không lành nghề, không tuân thủ quy định thi công Ngoài ra, việc thiếu kiểm tra, bảo trì nguyên nhân: - Trong giai đoạn khảo sát, thiết kế bao gồm: sai lầm quan niệm thiốt kế, không khảo sát khảo sát không - Trong giai đoạn xây dựng: Công nhân không lành nghề, không đảm bảo quy trình thi công, không theo hồ sơ thiết kế nhiều lý do, công trình phụ lạm không đủ khả chịu lực - Trong giai đoạn khai thác: Các hư hỏng, khuyết tật (kể cầu mới)không phát hiện, thiếu bảo dưỡng, sửa chữa thường xuyên - Các vấn đề liên quan đến vật liệu: sử dụng vật liệu chất lượng, quy trinh thi công, bảo dưỡng vật liệu không đúng, vấn đề khách quan k h ác b) Các nguyên nhãn tác động bên ngoài: nguyên nhân đặt nguyên nhân khiếm khuyết kết cấu, nguyên nhân vượt kiểm soát người lũ lụt, động đất va vật trôi, động dấl Nguyên nhãn quản lý: Quản lý không cách, không cỏ phoi hựp với quan, vấn đề liên quan đến điều hành vận tải Bảng Bảng thống kê nguyên nhân phá hoại càu Mỹ (FHWA, 2007) Số cạu Phần trăm (%) Va chạm 17 10.6 Chấn động (xung lực) 22 13.7 Lũ lụt 15 9.3 Xói 22 13.7 Quá tải 4.3 Hư hỏng cầu thép 12 1.2 Gió 44 33.5 Lừa 1,2 Thi công 2.5 Tác động đoàn xe 14 8,7 Hư hỏng bê tông 1.2 Nguyên nhân Tổng 32 161 » 100.0 Trong ưình khai thác kết cấu chịu tác dụng trực tiếp tải trọng xe, môi trường nhiều yếu tố khác nên dẫn đển nhiều thay đổi kết cấu, thay đổi thưòng xảy theo chiều hướng bất lợi rỉ kết cấu nhịp cầu thép, vết nứt mỏi, suy giảm cường độ vật liệu, hư hỏng hệ liên kết .Tất nguyên nhân dẫn kết cấu đến ngưỡng giới hạn mà vượt qua ngưỡng cố công trình cầu xảy ra, yêu cầu cấp thiết phải rõ xác định ngưỡng giới hạn Hình 14, Sập cầu sắt Tán Vãn - Tinh Làm Đồng ’’ ã A '' : Hình 15 Mội Á'ổ hình ánh kết cẩu nhịp cảu íhẻp bị sụp đỏ 33 1.2.2 Quản lý công trình cầu 1.2.2.1 Các khái niệm quản lý cầu Theo Helmut Wenzel (2009), quản lý công trình cầu đòi hỏi phải có kiến thức từ nhiều lĩnh vực khác học kết cấu, máy tính hiểu biết kinh tế Triết lý công tác quản lý dựa hai vấn đề von cỉtúv khai thác cầu (mức độ phục vụ cầu) Kết cấu cầu thông thường đánh giá thông qua cách phân loại số cách xếp hạng cầu thông qua việc so sánh chúng với liệu cầu khác tồn Các số cầu cần phải cho biết: Các cầu xếp hạng từ xấu đến tốt ngược lại Đánh giá khả khai thác cầu để đưa hệ số chiết giảm Xác định phương hướng diễn biến xấu công trình để đưa dự đoán tuổi thọ sử dụng công trình Hình 16 Lựa chọn sửa chữa hư hỏng số đánh giá (A.Emin Aktan, 2002) Tất liệu phải lưu trữ sử dụng cho nhiều mục đích khác nguồn thông tin phục vụ cho công việc sửa chữa sau Một số đặc điểm riêng công tác quản lý cầu đưa Casa (2006) sau: Tất chủ đầu tư có quy trình kiểm tra riêng (thường chia làm cấp độ), phân loại theo thứ tự số học theo số học (từ - 10, 1: 100 ) theo tính chất (xấu, trung bình, chấp nhận được, tốt) Hiện nay, tất quan quản lý điều hành thưòng sử dụng phưong pháp quan sát bàng mắt nguồn cung cấp thông tin để tiến hành đánh giá trạng kết cấu cầu 34 - Mồi quan quản lý sử dụng quy trình phân loại khác nhau, ví dụ tình nhận số liệu thực tế từ cầu, đánh giá kỳ sư hai nước khác đưa cấp khác - Luôn tồn khác biệt phương pháp đánh giá, nguyên nhân chủ yếu ý kiến chù quan người (từ việc đánh giá điểm khuyết tật, điều tra phận kết cấu phù hợp với tiêu chuẩn đánh giá hư hại) cuối trình phân loại thực bàng tíhh toán (ờ hư hại lựa chọn dựa Irên báo cáo điều tra) - Hầu hết phương pháp đánh giá chia kếl cấu cầu thành nhiều phần nhiều phận, chia phận thành chi tiết nhỏ Như trường hợp có khône rõ ràng đánh giá yếu tố riêng rẽ mà đem áp dụng để phân loại loàn kết cấu cầu, điều thực chủ quan người điều tra người đưa định Cũng quan trọng không chí quan trọng sổ việc tính toán xây dựng mô hình để xác định }'ếu lổ theo thời gian Mô hình số học phái triên inô tá vị trí cùa trạng thái khác theo thời gian Nhiều mô hình dựa trôn việc phân tích tuyến tính trạng thái hư hỏng, việc phân loại hấl kỳ thời diểm có thê tính toán Prangopol Das (1999) khăng định hạn chế cùa chi số phân loại đặc trưng trạng thái riêng biệt Có nhiều nồ lực đổ xây dựng công thức cho mô hình bị khiểm khuyết này, ví dụ irLrờng hợp ăn mòn clorit cầu bê tông, vết nứt mõi cầu thép có nhiều phân tích thực nghiệm nửa thực nghiệm Tuy nhiên việc xây dựng mô hình chưa thống thường dự đoán giá trị từ kết kinh nghiệm Có nhiều cố aắn^ để xây dựỉia mô hình khai thác cầu giống thực tế thông thườne sứ dụng phương pháp thí nghiệm không phá hủy (NDT) để cung cấp thông số đầu vào cho mô hình cầu Theo dõi cầu liôn tục tự động lựa chọn để thay bố sung dựa việc điều tra thông bản, có nghĩa giải quyếl vấn đề sau: Xử lý lồi đo đạc thône thường; Những tác động từ bên ảnh hưởng chúng đến thiết bị đo (các cảm biến); Các kĩ thuật đo lường, tập hợp dừ liệu từ thời điẻm đo rời rạc phương pháp không phá hủy thành theo dõi liên tục phục vụ cho việc phân loại cầu nào; cách tốt cập nhật thông số vào mô hình tính, chứng minh bới Faber Sorensen (2002), Enright Prangopol (1999) Rarfiq (2005) Một kết cấu đạt chất lượno tốt có trung bình từ 0.8-1% giá trị phận thay mồi năm Một hướng khác đưa "cầu yếu" tồn đưa eiới hạn an toàn chúng, việc áp dụng chủ đầu tư không đủ vốn cho việc xàv mới, nhiên thực tế công tác không làm tốt • 35 ngăn ngừa hư hỏng không theo dõi thường xuyên liên tục, phận thưòng thay cách lộn xộn Trong thực tế kết cấu cầu thường phải phục vụ khai thác nhiều khả vốn có chúng, việc đòi hỏi sô vôn bỏ nhỏ hon, thường tính mỹ quan không đảm bảo (do thường phủi tăng cường thêm kết cấu) Trong hai cách việc phòng ngừa hư hỏng đòi hỏi nhận biết thời điểm cần can thiệp để việc sửa chữa mang lại hiệu cao L2.2.2 Kiểm định quản lý cầu Việt Nam Việc kiểm tra chẩn đoán đánh giá cầu tiến hành định kỳ, thường khoảng từ tháng đến năm/lần cho kiểm tra tổng quát, từ đến nãm/lần cho kiểm tra chi tiết tiến hành kiểm tra đặc biệt thấy cầu có dấu hiệu bất thường sau cố đặc biệt va chạm, động đất, lũ lụt Hiện việc kiểm tra tiến hành theo phương pháp truyền thống tiếp cận phận quan sát mắt để phát hư hỏng khuyết tật bề mặt, sử dụng thí nghiệm không phá huỷ để thu thập số liệu cường độ bê tông, đo đánh giá mức độ xâm thực tác nhân hoá học, tiến hành thử tải tĩnh, thử tải động cầu dựa kết đo đạc để tính toán đánh giá cầu Việc chẩn đoán đánh giá chủ yếu thực công việc "tính toán lại" (as built) theo Tiêu chuẩn, Quy trình thiết kế theo số liệu thu trường Tiêu chuẩn ngành kiểm định cầu Chất lưọng công tác kiểm tra đánh giá cầu đáp ứng yêu cầu, đưa kết tin cậy tình trạng cầu Tuy nhiên số hạn chế như: - Việc kiểm tra định kỳ công trình cầu dẫn đến tình trạng không đưa định kịp thời quan quản lý, nhiều trường hợp gây nhiều hậu đáng tiếc - Công tác kiểm tra, đánh giá, thử tải cầu thường đòi hỏi nhiều thời gian công sức, nhiều trường hợp cần phải tạm ngưng giao thông để thực công tác Nhưng thực tế cầu nằm tuyến đường quan trọng (như Q L l) việc không thực hay gặp nhiều khó khăn - Việc ứng xử với cầu xây dựng Việt Nam theo Tiêu chuẩn, Quy trình thời kỳ khác theo triết lý thiết kế khác kiểm tra đánh nào? - Việc giải vấn đề số liệu đo đạc kiểm tra đánh giá cầu điều kiện Việt Nam chưa có đủ nghiên cứu trình suy thoái đặc trưng lý vật liệu, ảnh hưởng tác nhân xâm thực để vật liệu, dải biến động sử dụng phương pháp thí nghiệm không phá huỷ, chưa đầy đủ Tiêu chuẩn thí nghiệm lĩnh vực 36 Vì cần phải có hệ thống theo dõi liên tục đưa cảnh báo kịp thời \ ề tình trạng khai thác thực tế công trinh cầu, để quan quản lý định kịp thời trước khi hậu đáng tiếc xảy 1.2.2.3 Kiểm định quán lý cầu nuớc trêit giới a) Mỹ: Việc đánh giá cầu Mỹ tiến hành dựa hệ thống quy trình \à tiôu chuẩn đánh giá cầu biên soạn chi tiết theo phương pháp bán xác suất, trình bày phương pháp luận chung để đánh giá phân loại cầu cũ dựa lý thuyết xác suất, số liệu thống kê kinh nghiệm đánh giá cầu Mỹ Đặc biệt, đánh giá cầu Tiêu chuẩn thiết kế cầu AAHSTO, Tiêu chuẩn vật liệu \ thí nghiệm ACl, A S T M sử dụng rộng rãi b) Anh: Việc đánh giá công trình cầu Anh tiến hành dựa hệ thống quy trình tiêu chuẩn đánh giá cầu biên soạn chi tiết theo phưong pháp bán xác suất Tất hệ số quy định chặt chẽ cho dạng báne trong, dựa việc nghiên cứu thực nghiệm công trình khai thác \'à thừa kế Tiêu chuẩn Quy ữình, đặc biệt BS5400 1.3 HỆ THỐN(Ỉ QUAN TRẮC KẾT CÂU CẨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 1.3.1 Trên giỏi Việc áp dụng hệ thống quan trắc giới áp dụng nhiều nước, đặc biệt Châu Âu, Canada xuất hướng dẫn sử dụng hệ thống quan trắc theo dõi kết cấu công trình từ năm 2001 Tại Mỹ hệ thống quan trắc triển khai trôn số công trình cầu có đánh giá chi tiết, báo cáo hiệu quà việc áp dụng hệ thống quan trắc Một số công ty tư vấn hệ thống quan trắc nổi' tiếng hình thành VCE, BDI Bảng Các công trình cầu đuọc lắp đặt hệ thống quan trắc giói 11 Tên công trình, địa điểm Loại cầu/chiều dài nhịp Đơn vị tư vấn hệ thống quan trắc, năm lắp đặt Melk Bridge M , Melk, Lower Austria Cầu dầm thép liên hợp (53+53+79+53+36) m Arsenal Research GmbH, Business Area Transport Route Engineering Vienna, Austria, 2001 Cầu dầm hộp giản đơn bêtông DUL (44) m Arsenal Research GmbH, Business Area Transport Route Engineering Vienna, Austria, VCE Holding GmbH, Technical University Wien, 2002 Poư Bridge, Vienna, Austria 37 Bảng (tiếp theo) Dầm có trực hướng Putlitz Bridge, Berlin, Germany The New Arsta Raiv/ay Bridge, Stockholm, Sweden Jc Titulcia Steel Bridge, Madrid, Spain Commodore Jonh Baưy Bridge, Delaware River, USA Roberval Bridge, Senlis, Prance Cầu dầm T giản đơn Pioneer Bridge, Singapore Dầm hộp thép giản đơn Bridge 140,Rio Grande, New Mexico, USA 10 Taichung Bridge, Taichung,Taiwan (25.1+34.7+31.5+30.2+3 2.6+30.1+30.2+30.4+29.2 )m Dầm liên tục DUL (48+9x78+65)m Cầu dàn thép (50+50+47.5)m Cầu dàn thép (822+1644+822)ft (33)m (18m) BAM, Division of Buildings and Structures, Berlin, Germany, 2001 Royal Institute of Technology, 2003 GEOCISA, Madrid, Spain, 2003 Drexel Intelligent Iníastructure Institude, 1998 LCPC, Division for Structures Behaviour and Durability, Division for Metrology, 2001 Iníratech, Australia, 2000 Dầm hộp thép (39.9+49.7+39.9+39.9+4 9.7+39.9+39.9+49.7 + 39.9)m Los Alamos National Institute, USA, 2001 Cầu dây Vienna Consulting Engineers, Austria, 2003 (89.5+89.5)m 1.3.2 Tai Viêt Nam • # Hệ thống quan trắc cầu Việt Nam gần quan tâm frong dự án xây dựng cầu lớn cầu Bãi Cháy, hệ thống công ty Shimizu xây dựng để giám sát trình thi công thời gian khai thác trước kết Ihúc bảo hành công trình chưa chuyển giao lại cho công ty quản lý cầu phà Bãi Cháy; hệ thống quan trắc cầu Rạch Miễu công ty VSL va TEDI xây dựng đề giám sát trình thi công 38 Hệ thống quan trắc cho giai đoạn khai thác cầu chưa có Việc xày dựng hệ thống quan trắc cần thiết để giám sát trinh khai thác cầu nnàm sớm phát hư hỏng ứng xử công trình trường họp đặc b;ệt có bão lũ, thiên tai cổ tai nạn nghiêm trọng Ví dụ hệ thống quan trắc cầu Bãi Cháy^'*^^ gồm nội dung thiết bị nnư sau; * Hệ thống quan trắc điều kiện môi tarờng : + Trạm theo dõi thời tiết: - Thiết bị đo gió - Đo độ xạ mặt trời - Đo độ ẩm không khí với chắn xạ - Đo nhiệt độ không khí, cáp dây văng bê tông - Đo lượng nước mưa + Thiết bị đo địa chấn; Morèloring System Hĩnh 17 Một sơ thiết bị quan (rắc dùng cầu Dãi Cháy^'^^ 39 * Các thiết bị theo dõi phản ứriiỉ kết cắLi - Đo tải trọng gió - Đo dao động cáp dây văne - Đo dao động ban mặt cầu tháp - Đo chuyển vị mặt cầu - Đo độ nghiêng tháp cầu góc xoay mặt cắt dầm chủ - Thiết bị đo lực căng cáp dây văng - Thiết bị đo biến dạng (ứng suất) tháp dầm + Hệ thống thu thập, tmyền dẫn xử lý liệu - Hệ thống quản lý kiểm soát giao thông - Thiết bị phân tích giao thông - Thiết bị theo dõi giao thông - Hệ thống thu thập, truyền dẫn xử lý số liệu 1.4 KẾT LUẬN Chương trình bày tổng quan vấn đề hệ thống quan trắc kếtcấu cầu, đưa nhìn tồng thể hệ thống quan trẩc két cẩu cầu, đồng thờicho cần thiết phải nghiên cứu áp dụng cách họp lý hệ thống quan trắc cho công trình cầu nói chung, kết cấu nhịp cầu thép Việt Nam nói riêng Một số đặc điểm bật hệ thống quan trắc là: - Quan trắc cầu có ưu điém khác biệt so với phương pháp kiểm tra ừuyền thống khác cung cấp thời gian thực giám sát, phân tích liên tục phát giảm khả chịu lực, hư hỏng mà không làm tổn hại đến kết cấu suốt trình khai thác công trình Đặc biệt hệ thống theo dõi ghi lại ứng xử kết cấu trường hợp đặc biệt (như có bão lũ, thiên tai cố tai nạn nghiêm trọng) mà phương pháp truyền thống khác giám sát - Việc áp dụng hệ thống quan trắc cầu cho kết cấu cầu đại nói chung cầu Thép nói riêng Việt Nam cần thiết, - Hệ thống quan trắc tạo cho chủ đầu tư tư để quản lý công trình cầu, loại bỏ hạn chế phương pháp truyền thống, nâng cao độ xác độ tin cậy giúp cho chủ đầu tư có kế chủ động việc huy động nguồn vốn khai thác kết cấu, đặc biệt hệ thống quan trắc đưa cảnh báo kịp thời trường hợp khẩn cấp 40 Tồn nhiều hệ thống quan thời) tùy theo mục tiêu để lựa chọn nhiều thành phần, phụ thuộc lớn dựa việc thu thập số liệu trắc cấp độ quan trắc (hệ thống cố định hay tạm hệ thống cho phù hợp Hệ thống quan trắc gồm vào công nghệ thiết bị đo Hoạt động kết cấu cầu (càng nhiều xác) đánh giá dựa số tiêu chuẩn thuật toán cung cấp sẵn Sự phát triển hệ thống quan trắc đại bắt đầu nghiên cứu phát triên Sự phát triển công nghệ đại tạo hội lớn để ứng dụng loại cảm biến "thông minh" vào việc giám sát liên tục công trình cầu, sơ lý thuyết để nhận dạng hư hỏng thuật toán liên tục phát triển làm cho hệ thống quan trắc ngày phát huy mạnh trở thành công cụ quan trọng hỗ trợ chủ đầu tư việc quản lý công trình cầu 41 ... 4.244 1. 025 24% 7.493 1. 8 71 25% West Virginia 6. 710 2.447 36% 11 6 84 71% 2.5 31 37% Wisconsin 4.949 767 15 % 8.622 1. 711 20% 13 .5 71 2.478 18 % TOTALS 286. 019 63 .17 2 28.5 % 594,470 15 0.9 81 25.4 % 2 .1. .. Arizona 4.579 14 8 3% 268 202 9% 6.847 350 5% Arkansas 7,058 1. 320 19 % 5.255 1. 687 32% 12 , 313 3.007 24% Califomia 12 .406 1. 7 01 14% 12 .13 9 2.5 61 21% 24.545 4.262 17 % Texas 32.254 4.302 13 % 16 .597 5.685... 34% 48.8 51 9.987 20% Utah 795 309 18 9 19 " 2.767 498 13 " 22% 10 . 019 17 % 972 29 Bảng (íiếp theo) 10 Vemiont 1. 072 367 34% 1. 5 91 578 36% 2.663 945 35% Virginia 11 .492 2.597 23% 1. 063 2 61 25% 12 ,555