Tóm tắt 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 phát triển mạnh mẽ và lưu lượng phương tiện gia tăng, các công trình cầu dầm ngày càng chịu tác động phức tạp từ tải trọng khai thác thực tế, đặc biệt là tải trọng xe di động mang đặc tính ngẫu nhiên. Mặc dù đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo an toàn và tuổi thọ công trình, các mô hình phân tích dao động cầu truyền thống thường dựa trên giả định tất định, bỏ qua tính bất định của các yếu tố như khối lượng, vận tốc xe, và điều kiện mặt cầu. Sự thiếu hụt dữ liệu thực tế và mô hình probabilistic đáng tin cậy, đặc biệt tại Việt Nam với tình trạng xe quá tải phổ biến, đã tạo ra một khoảng trống nghiên cứu đáng kể. Đề tài này nhằm giải quyết thách thức đó bằng cách phân tích chuyên sâu ứng xử động của kết cấu cầu dưới tác động của tải trọng xe di động ngẫu nhiên, tích hợp dữ liệu thực nghiệm và các phương pháp mô phỏng tiên tiến.

Các kỹ sư cầu đường, kỹ sư kết cấu, nhà nghiên cứu trong lĩnh vực động lực học công trình, sinh viên và giảng viên ngành kỹ thuật giao thông, và các cơ quan quản lý hạ tầng giao thông.

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích toàn diện ứng xử động của kết cấu cầu dầm dưới tác động của tải trọng xe di động mang đặc tính ngẫu nhiên, một vấn đề cấp thiết trong bối cảnh hạ tầng giao thông phát triển và lưu lượng xe ngày càng tăng. Luận án chỉ ra rằng các phương pháp phân tích truyền thống không phản ánh đầy đủ tính bất định của tải trọng xe thực tế, vốn bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố ngẫu nhiên như khối lượng, vận tốc và điều kiện mặt cầu. Để khắc phục hạn chế này, phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết và thực nghiệm, bao gồm thu thập dữ liệu thực nghiệm về tải trọng xe từ các trạm cân. Về phương pháp luận, đề tài xây dựng mô hình phần tử hữu hạn tương tác cầu-xe, có xét đến độ cứng liên kết ngang và ứng dụng các kỹ thuật mô phỏng tiên tiến. Cụ thể, phương pháp Monte-Carlo được sử dụng để xử lý dữ liệu tải trọng xe và phương pháp tiến hóa mật độ xác suất (PDEM) được triển khai để mô phỏng phân bố xác suất phản ứng theo thời gian. PDEM cho phép phân tích phản ứng ngẫu nhiên mà không đòi hỏi giả định tuyến tính hay phân phối chuẩn, đặc biệt hữu ích khi tích hợp dữ liệu thực nghiệm hạn chế. Giá trị ứng dụng của nghiên cứu rất cao, cung cấp cơ sở khoa học vững chắc để đánh giá HSĐL của cầu dầm dưới điều kiện khai thác thực tế. Các mô đun phần mềm được phát triển trong luận án có khả năng hỗ trợ đắc lực trong thiết kế, kiểm định và quan trắc kết cấu cầu, từ đó nâng cao an toàn cầu và hiệu quả khai thác công trình. Nghiên cứu cũng góp phần xác định các vùng cộng hưởng nguy hiểm, giúp kiểm soát tốt hơn các rủi ro vận hành. Điều này mở ra hướng tiếp cận mới, phù hợp với xu hướng xây dựng thông minh và số hóa, tích hợp dữ liệu thực nghiệm vào mô hình phân tích ngẫu nhiên để đánh giá chính xác hơn độ tin cậy và khả năng chịu lực của cầu.