zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Nghiên cứu kiểm soát dao động trên mô hình cầu trong phòng thí nghiệm

Chia sẻ: Huỳnh Mộc Miên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Báo xấu

18
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết sẽ sẽ tập trung vào xây dựng mô hình cầu treo trong phòng và thí nghiệm để đề ra các biện pháp kiểm soát dao động trên mô hình nhằm ứng dụng trong thực tế. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu kiểm soát dao động trên mô hình cầu trong phòng thí nghiệm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGHIÊN CỨU KIỂM SOÁT DAO ĐỘNG TRÊN MÔ HÌNH CẦU TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS. Bùi Tiến Thành Sinh viên thực hiện: Đào Thùy Linh Nguyễn Văn Đạt Hoàng Thị Giang Vũ Đình Phóng Hồ Đình Hào Lớp: Cầu đường bộ 2 - K58 Tóm tắt: Trong những năm gần đây, các dự án xây dựng cầu treo dân sinh nhằm xóa bỏ cầu tạm, thúc đẩy giao thông nông thôn được đầu tư nhiều và ngày càng được mở rộng. Với những ưu điểm nổi bật như khả năng vượt nhịp, giả thành thấp, vẻ đẹp thanh thoát phù hợp với nhiều phối cảnh, đặc biệt phù hợp cho mục đích phục vụ dân sinh, cầu treo dây võng đã và đang là một trong những kết cấu nhận được nhiều sự quan tâm hiện nay. Tuy nhiên, do kết cấu thanh mảnh, kết cấu cầu treo rất nhạy cảm với các tác nhân gây dao động. Dao động có thể ảnh hưởng đến khả năng khai thác của kết cấu, gây ra nhiều mối nguy hiểm tiềm tàng trong quá trình khai thác. Kiểm soát dao động trong cầu treo dây võng, đặc biệt là các cầu treo dân sinh đang là một trong những chủ đề quan trọng và cần thiết. Trong chủ đề nghiên cứu này, chúng em sẽ tập trung vào xây dựng mô hình cầu treo trong phòng và thí nghiệm để đề ra các biện pháp kiểm soát dao động trên mô hình nhằm ứng dụng trong thực tế. Từ khóa: Kiểm soát dao động, cầu treo dây võng, mô hình cầu treo 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thế kỷ 21, công nghệ giúp kiểm soát dao động có hại là một trong những quan tâm hàng đầu của rất nhiều cơ quan nghiên cứu khoa học, cơ sở nghiên cứu và ứng dụng,... Dao động có hại xuất hiện trong khá nhiều lĩnh vực: phương tiện giao thông chịu kích động mặt đường; tàu thuỷ và các công trình ngoài khơi chịu tác động sóng gió; các tháp vô tuyến, các cao ốc chịu tác động gió và động đất; các cầu giao thông nhịp lớn chịu tác động của phương tiện vận tải; các cầu treo chịu tải trọng gió bão; các thiết bị, tuốc bin hoạt động với tốc độ cao. Ở trạng thái dao động, trong các bộ phận của kết cấu phát sinh hiệu ứng quán tính dẫn tới việc gia tăng trị số nội lực và biến dạng, gây khó khăn cho việc khai thác bình Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 204
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI thường, thậm chí trong những điều kiện cụ thể hiệu ứng quán tính là nguyên nhân dẫn đến các sự cố công trình. Hiện nay, các loại dao động này ngày càng nguy hiểm và cần được quan tâm thích đáng vì 3 lý do: sự tăng lên về quy mô kết cấu, về tốc độ máy móc và cường độ kích động ngoài; sự cấp thiết về việc giảm giá thành các công trình lớn; yêu cầu cao về an toàn cho các công trình quan trọng. 2. CÁC NỘI DUNG CHÍNH 2.1. Phương pháp nghiên cứu Xây dựng mô hình thực nghiệm là đo dao động thông qua Phương pháp nhận dạng không gian con ngẫu nhiên SSI (stochastic subspace identification) Phương thức SSI hiện được công nhận là một trong những phương thức nhận dạng phương thức tiên tiến nhất. Nó khắc phục một số thiếu sót điển hình liên quan đến phương pháp miền tần số, chẳng hạn như không phù hợp để xác định các mode dao động có khoảng cách gần và độ phân giải không đủ trong miền tần số. Hơn nữa, phương pháp này có thể xác định được tần số, dạng mode dao động và hệ số giảm chấn của nhiều dạng mode dao động của hệ thống, điều này rất có hiệu quả trong chẩn đoán kết cấu công trình. Controllability Output Hankel Toeplitz matrix Δ state matrix A data matrix matrix Natural frequency yi Observability output matrix C damping ratio matrix Γ mode shape Lược đồ phương pháp phân tích SSI 2.2. Phương tiện nghiên cứu Phương tiện nghiên cứu gồm: - Hệ thống thiết bị đo dao động: cảm biến đo gia tốc, bộ đầu thu, máy tính với phần mềm chuyên dụng - Mô hình thí nghiệm trong phòng thí nghiệm - Các phần mềm phân tích: Macec, stabil 2.3. Nội dung nghiên cứu đã thực hiện ❖ Xây dựng mô hình Dựa trên nguyên ký thiết kế cầu treo dây võng, ta xây dựng một mô hình cầu treo dây võng trong phòng thí nghiệm có cấu tạo giống như cầu treo đã xây dựng tai các tỉnh miền trung của Việt nam. Gồm có: dầm/dàn cứng, cáp chính, tháp cầu và khối neo. Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 205
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Hình 5. Hệ thống dầm dọc, dầm ngang cầu treo mô hình Hình 2. Mô hình thiết kế mố neo cầu Hình 3. Mô hình thiết kế tháp cầu treo thí nghiệm treo thí nghiệm Kết quả hoàn thiện thiết kế và xây dựng mô hình thí nghiệm được thực hiện trong hình dưới đây: Hình 4. Cầu treo thí nghiệm Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 206
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI ❖ Đo đạc dao động mô hình Thực hiện đo dao động tổng thể mô hình cầu treo dây võng trước và sau khi sử dụng các dây tăng cường để kiểm soát dao động. Các vị trí đo được đặt trên toàn bộ các vị trí có dầm ngang của mô hình nhằm thu được hình dạng dao động tổng thể của kết cấu và tần số dao động tương ứng. Thiết bị đo gồm các cảm biến đo dao động với độ nhạy cao và bộ đọc được kết nối trực tiếp với máy tính chuyên dụng để thực hiện. Hình 5. Thực hiện thí nghiệm đo dao động trên mô hình 3. Kết quả nghiên cứu và bình luận Tiến hành phân tích các các dữ liệu đo để thu được các dạng dao động tương ứng với các tần số dao động riêng của cầu treo mô hình. Kết quả các dạng dao động được thực hiện như sau: Mode 1 Mode 2 Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 207
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Mode 3 Mode 4 Hình 6. Các dạng dao động thu được trong quá trình thí nghiệm Kết quả đo đạc cho thấy, trước và sau khi tăng cường bằng các dây văng để kiểm soát dao động mô hình, dạng dao động của mô hình có sự thay đổi rất nhỏ (gần như không đổi). Như vậy biện pháp không ảnh hưởng lớn đến toàn bộ kết cấu. Tuy nhiên, dao động của kết cấu cầu đã được cải thiện rõ rêt, thể hiện ở việc gia tăng các tần số tương ứng với dạng dạng dao động: Bảng 1. Tổng hợp các kết quả đo dao động Dạng dao động Mode 1 Mode 2 Mode 3 Mode 4 Tần số trước tăng cường 1.85 2.21 2.84 3.12 Tần số sau tăng cường 1.91 2.34 2.96 3.41 ❖ Các giải pháp kiểm soát dao động trên mô hình thí nghiệm Giải pháp tăng cường độ cứng cho cầu treo thí nghiệm được lựa chọn trên cơ sở các giải pháp tăng cường độ cứng đã trình bày ở trên, phù hợp với cấu tạo cầu treo và khả năng thực hiện của các thiết bị trong phòng. Qua nghiên cứu, phân tích cho thấy biện pháp tăng cường độ cứng bằng cách dùng các dây văng ngược neo từ chân tháp lên là khả thi nhất bởi các lý do sau: • Phù hợp với cấu tạo của cầu do dây văng có thể văng xuống từ cổng cầu, chiều cao của cổng cầu phù hợp, hệ thống dầm dọc, dầm ngang có thể đảm bảo về mặt cấu tạo để tăng cường hệ dầm dọc cứng và dây văng vào cầu. • Cấu tạo tương đối đơn giản, phù hợp với việc gia cố, nâng cấp cầu cũ. • Dễ dàng thực hiện và kiểm chứng trên mô hình Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 208
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 3. KẾT LUẬN Dựa trên việc nghiên cứu các lý thuyết thiết kế và tính toán cầu treo dây võng, một mô hình cầu treo dây võng trong phòng thí nghiệm với các đặc điểm, ứng xử tương tự kết cấu cầu thực tế. Từ mô hình cầu treo dây võng trong phòng, có thể sử dụng phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau, trong đó kiểm soát dao động là một trong những mục tiêu của đề tài này Các biện pháp tăng cường, kiểm soát dao động bằng việc bổ sung các dây văng hay bổ sung thêm các bộ phận giằng cho cầu đều mang lại hiệu quả đáng kể. Sau khi tăng cường, các thông số đặc trưng về dao động của mô hình đã cải thiện rõ rệt. Trong các giải pháp thực hiện, giải pháp sử dụng các dây văng kéo xiên từ mố neo lên cáp chủ dễ thực hiện và mang lại hiệu quả cao nhờ tăng cường được độ cứng cho cầu. Tài liệu tham khảo [1]. A. Kareem, W.J. Sun (1987), “Stochastic Response of Structures with FluidContaining Appendages”, Journal of Sound and Vibration, 119 (3), pp. 389-408 [2]. Preumont, A., Vibration Control of Active Structures, An Introduction, (3rd Edition), Springer, 2011 [3]. Van Nimmen, K., Lombaert, G., De Roeck, G., & Van den Broeck, P. (2014). “Vibration serviceability of footbridges: Evaluation of the current codes of practice”.Engineering Structures [4]. Akyiliz, Haken, Ünal, N. Erdem (2006), “Sloshing in a three dimensional rectangular tank: Numerical simulation and experimental validation”, Ocean Engineering, Vol. 33, pp.2135-2149 [5]. Yang, J. N., & Giannopoulos, F. (1979a). “Active control and stability of cable-stayed bridge”. Journal of the Engineering Mechanics Division, 105(4), 677-694. [6]. Yang, J. N., & Giannopoulos, F. (1979b). “Active control of t_o-cable-stayed bridge”. Journal of the Engineering Mechanics Division, 105(5), 795-810 [7]. Auperin, M., Dumoulin, C. (2000), “Structural Control: Point of View of a Civil Engineering Company in the Field of Cable-Supported Structures”. Proceedingsof the 3rd International _orkshop on Structural Control, Paris, France, July [8]. Thiết kế cầu treo dây võng – PGS.TS Nguyễn Viết Trung, TS Hoàng Hà, Nhà xuất bản Xây Dựng – Năm 2004 Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 209

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.