Báo cáo khoa học: "thiết bị giảm chấn ma sát cho cầu dây văng"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

122
lượt xem 28
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo giới thiệu thiết bị giảm chấn ma sát cho cầu dây văng. Đây là dạng thiết bị giảm chấn mới có nhiều -u điểm, khắc phục đ-ợc một số nh-ợc điểm quan trọng của các thiết bị giảm chấn thông th-ờng. Thiết bị này đ-ợc lắp đặt trên các dây cáp văng ở công trình cầu Kiền – Hải Phòng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "thiết bị giảm chấn ma sát cho cầu dây văng"

thiÕt bÞ gi¶m chÊn ma s¸t cho cÇu d©y v¨ng pgs. ts nguyÔn viÕt trung ks trÇn thu h»ng Bé m«n CT Giao th«ng TP - §H GTVT ths ph¹m h÷u s¬n TCT T− vÊn ThiÕt kÕ GTVT TEDI Tãm t¾t: Bμi b¸o giíi thiÖu thiÕt bÞ gi¶m chÊn ma s¸t cho cÇu d©y v¨ng. §©y lμ d¹ng thiÕt bÞ gi¶m chÊn míi cã nhiÒu −u ®iÓm, kh¾c phôc ®−îc mét sè nh−îc ®iÓm quan träng cña c¸c thiÕt bÞ gi¶m chÊn th«ng th−êng. ThiÕt bÞ nμy ®−îc l¾p ®Æt trªn c¸c d©y c¸p v¨ng ë c«ng tr×nh cÇu KiÒn – H¶i Phßng. Summary: This work introduces the friction damper for cable-stayed bridges. It is a kind of damper with many advantages, surmouts some of major disadvantages comes from others. It has been installed for cables in Kien bridge – Hai Phong. 1. më ®Çu CÇu d©y v¨ng lµ d¹ng kÕt cÊu cã rÊt nhiÒu −u ®iÓm næi bËt vµ hiÖn nay ®ang ®−îc ph¸t triÓn réng r·i trªn thÕ giíi. ë ViÖt Nam, sau sù thµnh c«ng cña c©y cÇu d©y v¨ng lín ®Çu tiªn - cÇu Mü ThuËn, d¹ng kÕt cÊu nµy ®ang ®−îc ¸p dông ë nhiÒu c«ng tr×nh lín kh¸c nh− cÇu KiÒn, cÇu BÝnh, cÇu CÇn Th¬, cÇu B·i Ch¸y... Mét trong nh÷ng vÊn ®Ò ®¸ng quan t©m trong viÖc thiÕt kÕ, thi c«ng vµ duy tu b¶o d−ìng cÇu d©y v¨ng lµ ph¶n øng cña kÕt cÊu d−íi t¸c dông cña c¸c kÝch thÝch g©y ra dao ®éng. NÕu kh«ng cã biÖn ph¸p h¹n chÕ c¸c ¶nh h−ëng xÊu nµy, kÕt cÊu sÏ gÆp ph¶i nh÷ng ¶nh h−ëng nguy hiÓm do mái, céng h−ëng dÉn ®Õn lµm gi¶m tuæi thä cña c«ng tr×nh, ¶nh h−ëng tíi tÝnh an toµn trong khai th¸c, thËm chÝ lµm ph¸ ho¹i c«ng tr×nh. Ph−¬ng ph¸p phæ biÕn hiÖn nay lµ bè trÝ c¸c thiÕt bÞ lµm h¹n chÕ dao ®éng cña kÕt cÊu, t¨ng kh¶ n¨ng gi¶m chÊn, ®iÒu chØnh tÇn sè dao ®éng cña c«ng tr×nh r¬i vµo ph¹m vi Ýt nh¹y c¶m. C¸c thiÕt bÞ gi¶m chÊn nµy rÊt phong phó vÒ chñng lo¹i nh− c¸c thiÕt bÞ gi¶m chÊn kiÓu ®iÒu chØnh khèi l−îng TMD, kiÓu khèi l−îng chñ ®éng AMD, gi¶m chÊn nhít VDS, gi¶m chÊn ma s¸t FD... ThiÕt bÞ gi¶m chÊn ma s¸t (Friction damper) lµ d¹ng thiÕt bÞ gi¶m chÊn míi, cã nhiÒu −u ®iÓm. D¹ng thiÕt bÞ nµy ®−îc l¾p ®Æt cho c¸c d©y c¸p v¨ng trªn cÇu KiÒn - H¶i Phßng. II. Giíi thiÖu thiÕt bÞ gi¶m chÊn ma s¸t L¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ gi¶m chÊn lªn mÆt kÕt cÊu nhÞp cña cÇu d©y v¨ng lµ biÖn ph¸p phæ biÕn nhÊt nh»m lµm t¨ng kh¶ n¨ng gi¶m chÊn cña c¸c d©y c¸p vµ gi¶m dao ®éng. ¦u ®iÓm cña
gi¶i ph¸p nµy lµ dÔ dµng cho c«ng t¸c b¶o d−ìng nh−ng trong mét sè tr−êng hîp l¹i ¶nh h−ëng tíi tÝnh mü quan cña c«ng tr×nh. C¸c thiÕt bÞ kh¸c cã trªn thÞ tr−êng ®−îc thiÕt kÕ ®Ó l¾p ®Æt kh«ng nèi víi kÕt cÊu nhÞp, cã d¹ng nh− mét vßng xuyÕn bao quanh c¸p. ThiÕt bÞ gi¶m chÊn ®−îc l¾p ®Æt trong èng dÉn h−íng neo b»ng thÐp bao bäc trong b¶n bªt«ng hoÆc bè trÝ trong mét èng ®ì b»ng thÐp nèi víi èng dÉn h−íng neo. C¸c gi¶m chÊn nhít gåm c¸c tÊm dÞch chuyÓn tù do hoÆc c¸c vßng xuyÕn lµm b»ng vËt liÖu nhít, gi¶ silicon cã kh¶ n¨ng triÖt tiªu n¨ng l−îng. Nh−ng c¸c thiÕt bÞ nµy còng cã mét nh−îc ®iÓm chÝnh tõ ®Æc tÝnh cña thiÕt bÞ lµ phô thuéc vµo nhiÖt ®é vµ tÇn sè dao ®éng cña c¸p. TÊt c¶ c¸c kiÓu gi¶m chÊn ®ã ®Òu ph¶i chÞu t¸c dông cña c¸c dao ®éng nhá, kh«ng giíi h¹n vµ chóng sÏ rÊt mau ph¶i chÞu c¸c chu tr×nh ë cÊp ®é cao h¬n. V× vËy, c¸c thiÕt bÞ nµy rÊt chãng bÞ h− háng vµ yªu cÇu ph¶i b¶o d−ìng th−êng xuyªn. ThiÕt bÞ gi¶m chÊn ma s¸t ra ®êi ®Ó gi¶i quyÕt c¸c bµi to¸n nghiªm träng vÒ mái vµ c«ng t¸c b¶o d−ìng. ThiÕt bÞ gi¶m chÊn ma s¸t cña h·ng VSL ThiÕt bÞ gi¶m chÊn ma s¸t gåm hai phÇn nèi mét ®iÓm ®Æc tr−ng trªn c¸p víi kÕt cÊu cÇu: - PhÇn thø nhÊt lµ mét vßng ®Öm b»ng thÐp ®−îc g¾n chÆt víi c¸p vµ dÞch chuyÓn cïng víi c¸p. Vßng ®Öm nµy gåm hai c¸nh nh« ra ngang víi mÆt ph¼ng d©y vµ c¸c tÊm ma s¸t cøng ®−îc bè trÝ lªn mÆt vµ c¸c c¹nh bªn cña hai c¸nh. - PhÇn thø hai gåm hai cÆp b¸n khuyªn l−ìi ®µn håi ®−îc b¾t chÆt víi kÕt cÊu cÇu, bao quanh d©y c¸p. C¸c tÊm ma s¸t mÒm ®−îc nÐn ng−îc víi c¸c tÊm ma s¸t cøng do c¸c vßng xuyÕn l−ìi ®µn håi gi÷ nhê mét tÊm nh« ra ë phÝa trong. Khi c¸p dao ®éng, lùc ma s¸t vµ ph¶n lùc gi¶m chÊn ®−îc sinh ra gi÷a c¸c tÊm ma s¸t cøng vµ mÒm ®Ó chèng l¹i dÞch chuyÓn cña c¸p. TÝnh linh ®éng cña c¸c vßng xuyÕn l−ìi ®µn håi cho phÐp c¸c tÊm ma s¸t mÒm dÞch chuyÓn theo sù d·n dµi cña c¸p mµ vÉn tiÕp xóc cè ®Þnh víi c¸c tÊm ma s¸t cøng vµ lùc ma s¸t trong thiÕt bÞ lµ kh«ng thay ®æi. TÊt c¶ c¸c thµnh phÇn cÊu kiÖn cña thiÕt bÞ gi¶m chÊn ma s¸t ®Òu cè ®Þnh. §Ó ®¸p øng c¸c yªu cÇu mü quan nªn thiÕt bÞ th−êng ®−îc bè trÝ gÇn neo. Biªn ®é dao ®éng t¹i ®iÓm gi¶m chÊn cña c¸p do ®ã kh«ng lín h¬n 1 hoÆc 2 mm. Mét sè thiÕt bÞ gi¶m chÊn ®−îc thiÕt kÕ kh«ng t−¬ng thÝch víi c¸c biªn ®é nhá nµy cña c¸p vµ ph¶i ®−îc bè trÝ ë mét vÞ trÝ xa neo h¬n. C¸c thiÕt bÞ míi lµm viÖc theo bÊt cø ph−¬ng dÞch chuyÓn nµo cña c¸p. T¹i c¸c biªn
®é dao ®éng nhá, c¸c tÊm ma s¸t ®−îc thiÕt kÕ chÆt khÝt do ®ã kh«ng cho thiÕt bÞ ho¹t ®éng. C¸c gi¶m chÊn ®−îc ®iÒu chØnh ®Ó b¾t ®Çu tr−ît ngay khi ®¹t tíi mét biªn ®é giíi h¹n tr−íc cña biÕn d¹ng c¸p. Nguyªn lý ph©n tÝch thiÕt bÞ gi¶m chÊn ma s¸t dùa trªn lý thuyÕt dao ®éng "galloping” cæ ®iÓn. Ký hiÖu: Fexternal : ngo¹i lùc t¸c dông lªn c¸p, (N). Ffriction : lùc ma s¸t, (N). Fstring : lùc sinh ra trong lß xo, (N). k : ®é cøng cña lß xo M : khèi l−îng kÕt cÊu, (kg). x : ly ®é dÞch chuyÓn cña kÕt cÊu, (m). M« h×nh tÝnh to¸n cña thiÕt bÞ gi¶m chÊn ma s¸t ®−îc lùa chän nh− sau: x x N k Fk Fexternal Fexternal M M Ffriction N M« h×nh tÝnh to¸n Ph©n tÝch lùc t¸c dông lªn kÕt cÊu. Tæng hîp c¸c lùc t¸c dông lªn kÕt cÊu theo ph−¬ng ngang: ∑ F = M&x = −Fk − Ffriction + Fexternal & (1) Gia tèc vµ ngo¹i lùc t¸c dông ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸c gia tèc kÕ vµ bé chuyÓn lùc. Lß xo ®−îc gép vµo thiÕt bÞ gi¶m chÊn , t¸ch ra khái kÕt cÊu. V× thÕ triÖt tiªu lùc do lß xo sinh ra trong ph−¬ng tr×nh (1) nªn lùc ma s¸t tÝnh b»ng c«ng thøc sau: Ffriction = Fexternal − M&& (2) x Ph−¬ng tr×nh (2) ®−îc dïng ®Ó biÓu diÔn ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ gi¶m chÊn ma s¸t. Víi: Ffriction = μ.N = μ.M.g (3) μ ®−îc cho Trong ®ã μ lµ hÖ sè ma s¸t khi vËt nµy tr−ît trªn mÆt mét vËt kh¸c, gi¸ trÞ cña gÇn ®óng víi cÆp m«i tr−êng cao su – thÐp lµ μ ®éng = 1,0 vµ μ tÜnh = 1,20. C¸c −u ®iÓm chÝnh cña thiÕt bÞ gi¶m chÊn ma s¸t nh− sau: - ThiÕt bÞ kh«ng ho¹t ®éng ë c¸c biªn ®é dao ®éng nhá vµ kh«ng giíi h¹n, cã nghÜa lµ gi¶m ®−îc ®é mµi mßn vµ gi¸ thµnh b¶o d−ìng kh«ng t¨ng cao.
- ThiÕt bÞ ®−îc thiÕt kÓ ®Ó dÔ d¹ng l¾p ®Æt trªn c¸c cÇu ®· cã víi c¸c d©y c¸p kh«ng cho phÐp dao ®éng. - TÊt c¶ c¸c thµnh phÇn cña thiÕt bÞ ®Òu gÇn gòi, dÔ dµng kiÓm tra vµ thay thÕ nÕu cÇn trong qu¸ tr×nh b¶o d−ìng. - C¸c ®Æc tÝnh dÔ ®iÒu chØnh cña thiÕt bÞ trong qu¸ tr×nh b¶o d−ìng. - C¸c lùc ma s¸t gÇn nh− kh«ng ®æi vµ ®éc lËp víi tèc ®é cña ®iÓm ®−îc gi¶m chÊn. - C¸c ®Æc tÝnh gi¶m chÊn kh«ng phô thuéc vµo nhiÖt ®é vµ tÇn sè cña c¸c dao ®éng. - Cã thÓ bè trÝ gÇn neo ®Ó c¶i thiÖn tÝnh mü quan cña c«ng tr×nh. III. ThiÕt bÞ gi¶m chÊn ma s¸t l¾p ®Æt trong c«ng tr×nh CÇu KiÒn - H¶i Phßng CÇu KiÒn lµ c«ng tr×nh cÇu d©y v¨ng lín nhÊt vµ ®Ñp nhÊt khu vùc phÝa B¾c hiÖn nay. CÇu n»m trªn tuyÕn ®−êng 10 tõ Nam §Þnh ®i Qu¶ng Ninh. CÇu cã chiÒu dµi 1186 m, réng 16,7 m, cã nhÞp th«ng thuyÒn dµi 200 m. CÇu ®−îc thi c«ng theo c«ng nghÖ l¾p hÉng víi 110 khèi dÇm hép ®−îc treo trªn 36 ®«i c¸p víi 2 trô th¸p cao 80 m. HÖ thèng gi¶m chÊn dïng cho c¸c d©y c¸p v¨ng lµ thiÕt bÞ gi¶m chÊn ma s¸t cña h·ng VSL. CÊu t¹o chi tiÕt cña thiÕt bÞ ®−îc thÓ hiÖn trong c¸c ¶nh sau: Toµn cÇu cã 144 thiÕt bÞ gi¶m chÊn ma s¸t ®−îc l¾p ®Æt ë hai ®Çu neo cña c¸p vµo kÕt cÊu nhÞp vµ vµo trô th¸p. ViÖc l¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ nµy hoµn toµn do ®éi ngò c«ng nh©n ViÖt Nam lµnh nghÒ thùc hiÖn. L¾p ®Æt thiÕt bÞ gi¶m chÊn ma s¸t ë c«ng tr×nh cÇu KiÒn – H¶i Phßng.
IV. KÕt luËn Víi sù ph¸t triÓn kh«ng ngõng cña khoa häc c«ng nghÖ cïng víi yªu cÇu cÊp thiÕt cña thùc tÕ, hÖ thèng c¸c thiÕt bÞ gi¶m chÊn ®−îc t¹o ra ngµy cµng phong phó h¬n vÒ chñng lo¹i, n©ng cao c¸c tÝnh n¨ng −u viÖt, gi¶m thiÓu c¸c nh−îc ®iÓm. Bªn c¹nh nh÷ng d¹ng quen thuéc, gi¶m chÊn ma s¸t lµ d¹ng thiÕt bÞ t−¬ng ®èi míi vµ cã nhiÒu −u ®iÓm ®¸ng quan t©m. Ngoµi nh÷ng ®Æc tÝnh vèn cã cña hÖ thèng, d¹ng thiÕt bÞ nµy cã ®−îc mét sè c¶i tiÕn quan träng lµ kh«ng phô thuéc vµo nhiÖt ®é m«i tr−êng vµ dao ®éng cña kÕt cÊu, cã d¶i tÇn réng vµ kh«ng lµm ¶nh h−ëng tíi mü quan c«ng tr×nh. ThiÕt bÞ nµy ®−îc lùa chän ®Ó l¾p ®Æt ë c«ng tr×nh cÇu KiÒn – H¶i Phßng. Tµi liÖu tham kh¶o [1] Lª §×nh T©m, Ph¹m Duy Hoμ. CÇu d©y v¨ng. Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc Kü thuËt, Hµ Néi 2001. [2] NguyÔn ViÕt Trung, TrÇn Thu H»ng. HÖ thèng gi¶m chÊn ¸p dông cho cÇu d©y v¨ng. T¹p chÝ CÇu §−êng, 2003. [3] O. V. Fominova, V. I. Chernishev. The research on oscillatory of vibro-protection system with controlling friction damper. Serge Gavrilov - May 2001. [4] Hemming Group. Friction factor, Bridge - design & engineering, 2003. [5] Memet Unsal. Force control of a new semi-active piezoelectric-based friction damper, August 2002