Luận án Tiến sĩ: Phân tích ứng xử động của kết cấu cầu dầm dưới tác động của tải trọng xe di động mang đặc tính ngẫu nhiên

Trong bối cảnh hạ tầng giao thông không ngừng phát triển và lưu lượng phương tiện gia tăng đáng kể, các công trình cầu dầm đang phải chịu tác động ngày càng lớn và phức tạp từ tải trọng khai thác thực tế. Đặc biệt, tải trọng xe di động, với tính chất ngẫu nhiên của khối lượng, vận tốc và điều kiện mặt cầu, đóng vai trò là nguồn kích thích động chủ yếu, ảnh hưởng trực tiếp đến độ an toàn, tuổi thọ và hiệu quả khai thác của kết cấu. Các phương pháp phân tích truyền thống dựa trên mô hình tất định thường bỏ qua bản chất ngẫu nhiên này, dẫn đến những dự báo thiếu chính xác. Do đó, việc nghiên cứu sâu hơn về ứng xử động của kết cấu cầu dưới tác động của tải trọng xe di động mang đặc tính ngẫu nhiên là vô cùng cần thiết để nâng cao độ tin cậy và tối ưu hóa quản lý cầu.

Các nhà nghiên cứu, kỹ sư cầu đường, chuyên gia giao thông, và sinh viên sau đại học quan tâm đến động lực học kết cấu cầu, phân tích xác suất và quản lý cầu.

Luận án này tập trung phân tích ứng xử động của kết cấu cầu dầm dưới tác động của tải trọng xe di động mang đặc tính ngẫu nhiên, nhằm cung cấp một cái nhìn toàn diện và chính xác hơn về hiệu suất của cầu trong điều kiện vận hành thực tế. Nghiên cứu đã phát triển một phương pháp tiếp cận hiện đại dựa trên Phương pháp Tiến hóa Mật độ Xác suất (PDEM), cho phép mô phỏng sự thay đổi theo thời gian của phân bố xác suất phản ứng động của kết cấu mà không cần giả định tuyến tính hay phân phối chuẩn. Các tham số đầu vào ngẫu nhiên, bao gồm dữ liệu tải trọng xe thực nghiệm thu thập từ trạm cân và vận tốc xe được mô hình hóa xác suất, được tích hợp vào mô hình. Luận án cũng sử dụng mô hình phần tử hữu hạn cho hệ cầu-xe, có xét đến ảnh hưởng của hệ liên kết ngang, để phân tích dao động. Đặc biệt, nghiên cứu so sánh kết quả PDEM với phương pháp Monte Carlo và dữ liệu thực nghiệm để kiểm chứng độ chính xác. Kết quả cho phép định lượng Hệ số Động lực (HSĐL) trong nhiều kịch bản tải trọng và vận tốc, xác định các vùng vận tốc cộng hưởng nguy hiểm, và đánh giá tác động của xe quá tải. Những phát hiện này có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện thiết kế, đánh giá an toàn, và quản lý vận hành cầu hiệu quả, đặc biệt trong bối cảnh giao thông ngày càng phức tạp tại Việt Nam.