Trần Ngọc An – Bộ môn Kỹ thuật xây dựng cầu đường Trang 1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
KHOA CÔNG TRÌNH
THUYẾT MINH
ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG
ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA DẦM CHỦ CẦU TREO NHỊP
LỚN BẰNG PHẦN MỀM ANSYS
Chủ nhiệm đề tài: TRẦN NGỌC AN
Hải Phòng, tháng 5/2016
Trần Ngọc An – Bộ môn Kỹ thuật xây dựng cầu đường Trang 2
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 6
1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu ............................................................ 6
2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ............................. 6
3. Mục tiêu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu ...................................................... 6
4. Phương pháp nghiên cứu, kết cấu của công trình nghiên cứu ....................... 7
5. Kết quả đạt được của đề tài ............................................................................ 7
GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ANSYS ............................................... 8 CHƯƠNG 1
1.1. Lịch sử phát triển ........................................................................................ 8
1.2. Cấu trúc đầy đủ của một bài tính trong ANSYS [4] ................................... 8
1.2.1. Làm bài tính mới ................................................................................... 9
1.2.2. Định nghĩa tên, tiêu đề bài toán (Jobname) .......................................... 9
1.2.3. Định hướng bài tính (Preferences) ........................................................ 9
1.2.4. Xây dựng mô hình bài toán (Pre-processing phase) ........................... 10
1.2.5. Đặt tải trọng, điều kiện biên và tính toán (Processing phase) ............ 10
1.2.6. Giải bài toán (Solution) ....................................................................... 10
1.2.7. Khảo sát và xử lý kết quả (Post-Processing phase) ............................ 10
1.2.8. Lưu dữ liệu vào đĩa ............................................................................. 10
1.2.9. Đọc lại dữ liệu đã lưu .......................................................................... 10
MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG DẦM CHỦ CHƯƠNG 2
CẦU TREO NHỊP LỚN ..................................................................................... 11
2.1. Dao động tự do .......................................................................................... 11
2.2. Dao động cưỡng bức dưới tác dụng của tải trọng di động....................... 11
2.3. Dao động của dầm chủ cầu treo dưới tác dụng của các lực khí động....... 12
Trần Ngọc An – Bộ môn Kỹ thuật xây dựng cầu đường Trang 3
2.3.1. Dao động do xoáy khí (vortex shedding) ........................................... 13
2.3.2. Dao động do luồng gió rối (buffeting) ................................................ 13
2.3.3. Dao động uốn xoắn do lực tự kích (flutter) ........................................ 14
VÍ DỤ TÍNH TOÁN ...................................................................... 15 CHƯƠNG 3
3.1. Giới thiệu cầu Dakrong ............................................................................. 15
3.1.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của cầu [9] ............................................. 15
3.1.2. Tải trọng thiết kế [9] ........................................................................... 15
3.1.3. Vật liệu [9] .......................................................................................... 16
3.1.4. Số liệu về tháp cầu [9] ........................................................................ 16
3.1.5. Số liệu về dây văng [5] ....................................................................... 17
3.1.6. Bố trí chung và dạng mặt cắt một số kết cấu chính [9] ...................... 17
3.2. Tính toán, mô phỏng dao động cầu Dakrong bằng phần mềm ANSYS ... 21
3.2.1. Mô hình CAD cẩu Dakrong trong ANSYS ........................................ 21
3.2.2. Mô hình phần tử hữu hạn cầu Dakrong trong ANSYS ...................... 22
3.2.3. Khai báo các đặc trưng vật liệu trong ANSYS ................................... 22
3.2.4. Khai báo điều kiện biên trong ANSYS ............................................... 23
3.2.5. Các mode dao động uốn và dao động xoắn ứng với các tần số thấp
nhất ................................................................................................................ 23
3.2.6. Mô phỏng dao động cưỡng bức của cầu Dakrong bằng phần mềm
ANSYS .......................................................................................................... 26
KẾT LUẬN ......................................................................................................... 28
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 29
Trần Ngọc An – Bộ môn Kỹ thuật xây dựng cầu đường Trang 4
DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 2.1. Số Strouhal cho một số dạng mặt cắt 13
Bảng 3.1. Bê tông 16
Bảng 3.2. Các đặc trưng 16
Bảng 3.3. Số liệu về dây văng 17
Trần Ngọc An – Bộ môn Kỹ thuật xây dựng cầu đường Trang 5
DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Trang
Hình 2.1. Mô hình xe chuyển động trên cầu 12
Hình 2.2. Các dạng dao động tương ứng các vùng vận tốc gió 12
Hình 3.1. Bố trí chung cầu Dakrong 18
Hình 3.2. Mặt bằng cầu Dakrong 19
Hình 3.3. Mặt cắt ngang dầm cầu tại vị trí không có dầm dọc phụ 20
Hình 3.4. Mặt cắt ngang dầm cầu tại vị trí có dầm dọc phụ 20
Hình 3.5. Mặt cắt ngang dầm dọc chính và dầm dọc phụ 20
Hình 3.6. Mặt cắt ngang dầm ngang loại 1 và loại 2 20
Hình 3.7. Mặt cắt ngang tháp cầu 21