Báo cáo khoa học: "Nghiên cứu động lực học hệ thống rung động đúc dầm cầu bê tông cốt thép dự ứng lực"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

80
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt: Bài báo trình bày tóm tắt kết quả nghiên cứu động lực học hệ thống rung động đúc dầm BTCT dự ứng lực. Từ đó rút ra những kết luận cần thiết nhằm tiếp tục hoàn thiện việc thiết kế, chế tạo hệ thống rung động kiểu này phục vụ xây dựng các công trình giao thông.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "Nghiên cứu động lực học hệ thống rung động đúc dầm cầu bê tông cốt thép dự ứng lực"

Nghiªn cøu ®éng lùc häc hÖ thèng rung ®éng ®óc dÇm cÇu bª t«ng cèt thÐp dù øng lùc PGS. TS. nguyÔn v¨n vÞnh KS. nguyÔn quang minh Bé m«n M¸y x©y dùng – XÕp dì Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i Tãm t¾t: Bμi b¸o tr×nh bμy tãm t¾t kÕt qu¶ nghiªn cøu ®éng lùc häc hÖ thèng rung ®éng ®óc dÇm BTCT dù øng lùc. Tõ ®ã rót ra nh÷ng kÕt luËn cÇn thiÕt nh»m tiÕp tôc hoμn thiÖn viÖc thiÕt kÕ, chÕ t¹o hÖ thèng rung ®éng kiÓu nμy phôc vô x©y dùng c¸c c«ng tr×nh giao th«ng. Summary: The article summaries the results of a dynamic research on vibration systems of pre-stressed concrete girders. Necessary conclusions are then drawn to further perfect the designing and manufacturing of the vibration system for transport constructions. i. §Æt vÊn ®Ò HiÖn nay, viÖc x©y dùng c¸c cÇu v−ît trong thµnh phè hoÆc c¸c vïng ngo¹i «, ng−êi ta th−êng dïng c¸c phiÕn dÇm bª t«ng cèt thÐp (BTCT) dù øng lùc tiªu chuÈn L = 33m, Q = 60 CT 2 TÊn hoÆc phi tiªu chuÈn Q = 35m, Q = 70 TÊn. C¸c phiÕn dÇm nµy ®−îc chÕ t¹o b»ng c¸ch ®óc s½n t¹i c«ng tr−êng sau ®ã ®−îc l¾p ghÐp thµnh mÆt cÇu. §Ó ®óc c¸c phiÕn dÇm ng−êi ta dïng mét hÖ thèng rung ®éng theo ph−¬ng ®øng cã s¬ ®å cÊu t¹o nh− sau: 5 7 4 6 3 2 1 8 a. Tæng thÓ hÖ thèng, b. S¬ ®å cÊu t¹o H×nh 1. HÖ thèng rung ®éng ®óc dÇm.
Trong ®ã: 1. TÊm v¸n ®¸y; 2. Tµ vÑt bª t«ng; 3. T¨ng ®¬ liªn kÕt gi÷a tµ vÑt vµ v¸n khu«n; 4. V¸n khu«n thÐp; 5. T¨ng ®¬ liªn kÕt 2 v¸n khu«n 2 bªn; 6. §Çm rung;;7. DÇm bª t«ng cèt thÐp; 8. NÒn ®Êt ®−îc dÇm chÆt sau khi r¶i ®¸ r¨m. Rung ®éng cña ®Çm rung ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn chÊt l−îng cña phiÕn dÇm ®−îc ®óc ra. Tuy nhiªn, hiÖn nay vÊn ®Ò nµy ®èi víi hÖ thèng trªn ®−îc nghiªn cøu vµ quan t©m ch−a ®óng møc, viÖc dïng c¸c lo¹i ®Çm nµo, bè trÝ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®Çm ra sao … ®Òu lµm theo kinh nghiÖm. ChÝnh v× vËy chóng t«i ®· tiÕn hµnh c«ng tr×nh nghiªn cøu sÏ ®−îc tr×nh bµy cô thÓ sau ®©y. II. Néi dung 1. X©y dùng m« h×nh ®éng lùc häc Trªn c¬ së kh¶o s¸t thùc tÕ, dùa trªn c¸c b¶n vÏ, t×m hiÓu cÊu t¹o, nguyªn lý lµm viÖc cña hÖ thèng chóng t«i ®· sö dông mét sè gi¶ thuyÕt sau ®©y: C¸c líp bª t«ng ®−îc r¶i ®Òu theo chiÒu dµi 1/3 dÇm (kho¶ng 12m). Träng l−îng cña bª t«ng, cèt pha t¸c dông t¹i trung t©m hÖ thèng rung ®éng ®óc dÇm. HÖ thèng cèt pha ®−îc liªn kÕt chÆt víi c¸c tµ vÑt vµ chóng t¹o thµnh mét khèi dao ®éng cïng víi nhau. HÖ thèng chñ yÕu thùc hiÖn rung ®éng theo ph−¬ng ®øng (bá qua dao ®éng theo ph−¬ng ngang vµ däc dÇm). Bá qua ®é vâng côc bé cña tÊm v¸n ®¸y v× v¸n ®¸y ®Æt trªn c¸c tµ vÑt bª t«ng víi kho¶ng CT 2 c¸ch ng¾n. C¸c m¸y ®Çm rung ®éng ®−îc coi nh− ho¹t ®éng ®ång thêi, cïng tÇn sè vµ cïng pha (bá qua sai lÖch ngÉu nhiªn vÒ tÇn sè vµ pha). Khi nghiªn cøu hÖ thèng rung ®éng chØ xÐt hÖ thèng rung ®éng cã chiÒu dµi b»ng 1/3 chiÒu dµi thùc tÕ cña dÇm thùc hiÖn rung ®éng (v× trong thùc tÕ ng−êi ta chØ cho c¸c ®Çm rung l¾p trªn 1/3 chiÒu dµi cèp pha ho¹t ®éng). Tõ s¬ ®å cÊu t¹o trªn h×nh 1, dùa trªn c¸c gi¶ thiÕt ®· Y nªu trªn, c¸c m« h×nh ®éng lùc häc cña hÖ thèng rung ®éng ®−îc x©y dùng: 1.1. M« h×nh ®éng lùc häc mét khèi l−îng m M« h×nh ®éng lùc häc cña hÖ thèng ®−îc thÓ hiÖn trªn ∑P y h×nh 2. K S trong ®ã: m lµ khèi l−îng chung cña hÖ thèng bao gåm: Khèi l−îng cña tµ vÑt, khèi l−îng cña tÊm v¸n ®¸y, khèi l−îng cña O v¸n khu«n, khèi l−îng cña cèt thÐp, khèi l−îng cña hçn hîp X bª t«ng tham gia dao ®éng. H×nh 2. M« h×nh ®éng lùc häc mét ∑P lµ tæng lùc kÝch ®éng cña c¸c ®Çm rung. khèi l−îng.
Y lµ biªn ®é dao ®éng cña m. S lµ ®é cøng quy dÉn cña nÒn ®Êt. K lµ hÖ sè dËp t¾t dao ®éng quy dÉn cña nÒn ®Êt. Ph−¬ng tr×nh chuyÓn ®éng cña hÖ ∑ p. sin ωt m&& + k&&& + sy = (1) y y Lùc ®éng cña hÖ t¸c dông xuèng nÒn F 0 = K&& + S&&& y y M« h×nh ®éng lùc häc mét khèi l−îng. Khi xem xÐt sù dao ®éng cña riªng hçn hîp bª t«ng cèt thÐp trong hÖ thèng, chóng ta cã thÓ ®−a vÒ hÖ dao ®éng 02 khèi l−îng nh− H×nh 3 Trong ®ã: m1 lµ khèi l−îng cña cèt thÐp vµ bª t«ng trªn 1/3 chiÒu dµi dÇm Y m2 lµ khèi l−îng cña v¸n khu«n vµ tµ vÑt m 1 S1 lµ ®é cøng cña bª t«ng; y 1 S2 lµ ®é cøng cña nÒn d−íi c¸c tµ vÑt; K S K1 lµ hÖ sè c¶n nhít cña bª t«ng; 1 1 CT 2 K2 lµ hÖ sè c¶n nhít cña nÒn. m 2 ∑P y 2 K S 2 2 Ph−¬ng tr×nh chuyÓn ®éng cña hÖ: O X m1&& + K 1 (y 1 − y 2 ) + S1 (y 1 − y 2 ) = 0 & & y H×nh 3. M« h×nh ®éng lùc häc hai khèi l−îng m 2 && 2 + K 2 y 2 − K 1 (y 1 − y 2 ) + S 2 y 2 − S1 (y 1 − y 2 ) = ∑ P. sin ωt & & & (2) y BiÓu diÔn d−íi d¹ng ma trËn chóng ta cã: − K 1 ⎤ ⎡ y 1 ⎤ ⎡ S1 − S 2 ⎤ ⎡ y1 ⎤ ⎡m1 0 ⎤ ⎡ &&1 ⎤ ⎡ K 1 & ⎥ ⎢ ⎥ = [∑ P. sin ωt ] y ⎥ ⎢&& ⎥ + ⎢ ⎥⎢ & ⎥ + ⎢ (3) ⎢ 0 m 2 ⎦ ⎣y 2 ⎦ ⎣− K 1 K 1 + K 2 ⎦ ⎣y 2 ⎦ ⎣− S1 S1 + S 2 ⎦ ⎣y 2 ⎦ ⎣ 1.2 Gi¶i ph−¬ng tr×nh chuyÓn ®éng §Ó gi¶i c¸c ph−¬ng tr×nh chuyÓn ®éng (1) hoÆc (2), chóng t«i sö dông phÇn mÒm Matlab - Simulink 7.04. Tuy nhiªn, v× viÖc x¸c ®Þnh c¸c gi¸ trÞ cña c¸c th«ng sè trong m« h×nh mét c¸ch chÝnh x¸c cßn gÆp nhiÒu khã kh¨n. V× vËy b−íc ®Çu, chóng t«i gi¶i ph−¬ng tr×nh chuyÓn ®éng
(1) víi thuËt to¸n Runge-Kutta bËc 4 víi c¸c gi¸ trÞ cô thÓ nh− sau: m=10457kg; S=79,64.107 N/m, K=5000NS/m; ∑P=50000N; ω=297,53 1/s. CT 2 H×nh 4. S¬ ®å khèi thuËt to¸n hÖ gi¶i ph−¬ng tr×nh chuyÓn ®éng C¸c kÕt qu¶ thu ®−îc nh− chuyÓn vÞ, vËn tèc, gia tèc, lùc ®éng t¸c dông xuèng nÒn ®−îc thÓ hiÖn trªn c¸c h×nh sau ®©y: H×nh 5. ChuyÓn vÞ cña thμnh v¸n khu«n
H×nh 6. VËn tèc cña thμnh v¸n khu«n CT 2 H×nh 7. Gia tèc cña thμnh v¸n khu«n H×nh 8. Lùc t¸c ®éng cña hÖ v¸n khu«n xuèng nÒn ®Êt
III. KÕt luËn §· tiÕn hµnh nghiªn cøu ®éng lùc häc cña hÖ thèng rung ®éng ®óc dÇm BTCT dù øng lùc cã kÝch th−íc lín vµ kÕt qu¶ nghiªn cøu cho thÊy: Biªn ®é dao ®éng cña thµnh v¸n khu«n trong mét hÖ thèng cô thÓ ®−a vµo tÝnh to¸n - trªn c«ng tr−êng TAISEI phÝa b¾c cÇu Th¨ng Long trung b×nh A=0,4mm. Nh− vËy lµ hîp lý v× ng−êi ta th−êng quy ®Þnh gi¸ trÞ nµy [A] = 0,4÷0,8mm. Cã thÓ sö dông m« h×nh ®éng lùc häc trªn ®Ó kh¶o s¸t c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn chÕ ®é rung déng cña hÖ thèng, tõ ®ã ¶nh h−ëng ®Õn chÊt l−îng ®Çm lÌn cña phiÕn dÇm. KÕt qu¶ nghiªn cøu cã thÓ sö dông phôc vô gi¶ng d¹y, hoµn thiÖn viÖc thiÕt kÕ, chÕ t¹o hÖ thèng rung ®éng ®óc dÇm víi chÊt l−îng cao h¬n. TiÕp tôc nghiªn cøu ph¸t triÓn ®éng lùc häc hÖ thèng nµy sau khi ®· hoµn thµnh viÖc nghiªn cøu ®é cøng vµ ®é c¶n nhít cña bª t«ng cèt thÐp b»ng thùc nghiÖm [2]. Tµi liÖu tham kh¶o [1]. PGS. TS. NguyÔn V¨n VÞnh. §éng lùc häc m¸y x©y dùng - xÕp dì - Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i, n¨m 2007. [2]. KS. NguyÔn Quang Minh. Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña m¸y ®Çm rung ®éng trong c«ng nghÖ ®óc dÇm bª t«ng dù øng lùc cã kÝch th−íc lín. LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt, n¨m 2007. ♦ CT 2