Download miễn phí Nghiên cứu động lực học hệ thống rung động đúc dầm cầu bê tông cốt thép dự ứng lực
Trên cơ sở khảo sát thực tế, dựa trên các bản vẽ, tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc của
hệ thống chúng tôi đã sử dụng một số giả thuyết sau đây:
Các lớp bê tông được rải đều theo chiều dài 1/3 dầm (khoảng 12m).
Trọng lượng của bê tông, cốt pha tác dụng tại trung tâm hệ thống rung động đúc dầm.
Hệ thống cốt pha được liên kết chặt với các tà vẹt và chúng tạo thành một khối dao động
cùng với nhau.
Hệ thống chủ yếu thực hiện rung động theo phương đứng (bỏ qua dao động theo phương
ngang và dọc dầm).
Bỏ qua độ võng cục bộ của tấm ván đáy vì ván đáy đặt trên các tà vẹt bê tông với khoảng
cách ngắn.
Các máy đầm rung động được coi nhưhoạt động đồng thời, cùng tần số và cùng pha (bỏ
qua sai lệch ngẫu nhiên về tần số và pha).
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Nghiên cứu động lực học hệ thống rung động đúc dầm cầubê tông cốt thép dự ứng lực
PGS. TS. nguyễn văn vịnh
KS. nguyễn quang minh
Bộ môn Máy xây dựng – Xếp dỡ
Tr−ờng Đại học Giao thông Vận tải
Tóm tắt: Bμi báo trình bμy tóm tắt kết quả nghiên cứu động lực học hệ thống rung động
đúc dầm BTCT dự ứng lực. Từ đó rút ra những kết luận cần thiết nhằm tiếp tục hoμn thiện việc
thiết kế, chế tạo hệ thống rung động kiểu nμy phục vụ xây dựng các công trình giao thông.
Summary: The article summaries the results of a dynamic research on vibration systems
of pre-stressed concrete girders. Necessary conclusions are then drawn to further perfect the
designing and manufacturing of the vibration system for transport constructions.
i. Đặt vấn đề
Hiện nay, việc xây dựng các cầu v−ợt trong thành phố hay các vùng ngoại ô, ng−ời ta
th−ờng dùng các phiến dầm bê tông cốt thép (BTCT) dự ứng lực tiêu chuẩn L = 33m, Q = 60
Tấn hay phi tiêu chuẩn Q = 35m, Q = 70 Tấn.
CT 2
Các phiến dầm này đ−ợc chế tạo bằng cách đúc sẵn tại công tr−ờng sau đó đ−ợc lắp ghép
thành mặt cầu. Để đúc các phiến dầm ng−ời ta dùng một hệ thống rung động theo ph−ơng đứng
có sơ đồ cấu tạo nh− sau:
3
4
2
5
6
7
1 8
a. Tổng thể hệ thống, b. Sơ đồ cấu tạo
Hình 1. Hệ thống rung động đúc dầm.
Trong đó: 1. Tấm ván đáy; 2. Tà vẹt bê tông; 3. Tăng đơ liên kết giữa tà vẹt và ván khuôn; 4. Ván
khuôn thép; 5. Tăng đơ liên kết 2 ván khuôn 2 bên; 6. Đầm rung;;7. Dầm bê tông cốt thép; 8. Nền đất
đ−ợc dầm chặt sau khi rải đá răm.
Rung động của đầm rung ảnh h−ởng rất lớn đến chất l−ợng của phiến dầm đ−ợc đúc ra.
Tuy nhiên, hiện nay vấn đề này đối với hệ thống trên đ−ợc nghiên cứu và quan tâm ch−a đúng
mức, việc dùng các loại đầm nào, bố trí khoảng cách giữa các đầm ra sao … đều làm theo kinh
nghiệm. Chính vì vậy chúng tui đã tiến hành công trình nghiên cứu sẽ đ−ợc trình bày cụ thể sau
đây.
II. Nội dung
1. Xây dựng mô hình động lực học
Trên cơ sở khảo sát thực tế, dựa trên các bản vẽ, tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc của
hệ thống chúng tui đã sử dụng một số giả thuyết sau đây:
Các lớp bê tông đ−ợc rải đều theo chiều dài 1/3 dầm (khoảng 12m).
Trọng l−ợng của bê tông, cốt pha tác dụng tại trung tâm hệ thống rung động đúc dầm.
Hệ thống cốt pha đ−ợc liên kết chặt với các tà vẹt và chúng tạo thành một khối dao động
cùng với nhau.
Hệ thống chủ yếu thực hiện rung động theo ph−ơng đứng (bỏ qua dao động theo ph−ơng
ngang và dọc dầm).
Bỏ qua độ võng cục bộ của tấm ván đáy vì ván đáy đặt trên các tà vẹt bê tông với khoảng
cách ngắn.
CT 2
Các máy đầm rung động đ−ợc coi nh− hoạt động đồng thời, cùng tần số và cùng pha (bỏ
qua sai lệch ngẫu nhiên về tần số và pha).
Khi nghiên cứu hệ thống rung động chỉ xét hệ thống rung động có chiều dài bằng 1/3 chiều
dài thực tế của dầm thực hiện rung động (vì trong thực tế ng−ời ta chỉ cho các đầm rung lắp trên
1/3 chiều dài cốp pha hoạt động).
Từ sơ đồ cấu tạo trên hình 1, dựa trên các giả thiết đã
nêu trên, các mô hình động lực học của hệ thống rung động
đ−ợc xây dựng:
K S
m
y
Y
O X
Hình 2. Mô hình động lực học một
khối l−ợng.
∑P
1.1. Mô hình động lực học một khối l−ợng
Mô hình động lực học của hệ thống đ−ợc thể hiện trên
hình 2.
trong đó: m là khối l−ợng chung của hệ thống bao gồm: Khối
l−ợng của tà vẹt, khối l−ợng của tấm ván đáy, khối l−ợng của
ván khuôn, khối l−ợng của cốt thép, khối l−ợng của hỗn hợp
bê tông tham gia dao động.
∑P là tổng lực kích động của các đầm rung.
Y là biên độ dao động của m.
S là độ cứng quy dẫn của nền đất.
K là hệ số dập tắt dao động quy dẫn của nền đất.
Ph−ơng trình chuyển động của hệ
∑ ω=++ tsin.psyykym &&&&& (1)
Lực động của hệ tác dụng xuống nền
ySyKF0 &&&&& +=
Mô hình động lực học một khối l−ợng.
Khi xem xét sự dao động của riêng hỗn hợp bê tông cốt thép trong hệ thống, chúng ta có
thể đ−a về hệ dao động 02 khối l−ợng nh− Hình 3
Trong đó:
m1 là khối l−ợng của cốt thép và bê tông trên 1/3 chiều dài dầm
CT 2
m2 là khối l−ợng của ván khuôn và tà vẹt
S1 là độ cứng của bê tông;
S2 là độ cứng của nền d−ới các tà vẹt;
K1 là hệ số cản nhớt của bê tông;
K2 là hệ số cản nhớt của nền.
Ph−ơng trình chuyển động của hệ:
( ) ( ) 0yySyyKym 2112111 =−+−+ &&&&
∑P
K
2 S2
m
2
y
2
Y
O X
K
1
S
1
m
1
y
1
Hình 3. Mô hình động lực học hai khối l−ợng
( ) ( ) ∑ ω=−−+−−+ tsin.PyySySyyKyKym 211222112222 &&&&& (2)
Biểu diễn d−ới dạng ma trận chúng ta có:
[ ]∑ ω=⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
+−
−+⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
+−
−+⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
tsin.P
y
y
SSS
SS
y
y
KKK
KK
y
y
m0
0m
2
1
211
21
2
1
211
11
2
1
2
1
&
&
&&
&&
(3)
1.2 Giải ph−ơng trình chuyển động
Để giải các ph−ơng trình chuyển động (1) hay (2), chúng tui sử dụng phần mềm Matlab -
Simulink 7.04. Tuy nhiên, vì việc xác định các giá trị của các thông số trong mô hình một cách
chính xác còn gặp nhiều khó khăn. Vì vậy b−ớc đầu, chúng tui giải ph−ơng trình chuyển động
(1) với thuật toán Runge-Kutta bậc 4 với các giá trị cụ thể nh− sau: m=10457kg; S=79,64.107
N/m, K=5000NS/m; ∑P=50000N; ω=297,53 1/s.
CT 2
Hình 4. Sơ đồ khối thuật toán hệ giải ph−ơng trình chuyển động
Các kết quả thu đ−ợc nh− chuyển vị, vận tốc, gia tốc, lực động tác dụng xuống nền đ−ợc
thể hiện trên các hình sau đây:
Hình 5. Chuyển vị của thμnh ván khuôn
Hình 6. Vận tốc của thμnh ván khuôn
CT 2
Hình 7. Gia tốc của thμnh ván khuôn
Hình 8. Lực tác động của hệ ván khuôn xuống nền đất
III. Kết luận
Đã tiến hành nghiên cứu động lực học của hệ thống rung động đúc dầm BTCT dự ứng lực
có kích th−ớc lớn và kết quả nghiên cứu cho thấy: Biên độ dao động của thành ván khuôn trong
một hệ thống cụ thể đ−a vào tính toán - trên công tr−ờng TAISEI phía bắc cầu Thăng Long
trung bình A=0,4mm. Nh− vậy là hợp lý vì ng−ời ta th−ờng quy định giá trị này [A] = 0,4ữ0,8mm.
Có thể sử dụng mô hình động lực học trên để khảo sát các yếu tố ảnh h−ởng đến chế độ
rung dộng của hệ thống, từ đó ảnh h−ởng đến chất l−ợng đầm lèn của phiến dầm.
Kết quả nghiên cứu có thể sử dụng phục vụ giảng dạy, hoàn thiện việc thiết kế, chế tạo hệ
thống rung động đúc dầm với chất l−ợng cao hơn.
Tiếp tục nghiên cứu phát triển động lực học hệ thống này sau khi đã hoàn thành việc
nghiên cứu độ cứng và độ cản nhớt của bê tông cốt thép bằng thực nghiệm [2].
Tài liệu tham khảo
[1]. PGS. TS. Nguyễn Văn Vịnh. Động lực học máy xây dựng - xếp dỡ - Tr−ờng Đại học Giao thông Vận
tải, năm 2007.
[2]. KS. Nguyễn Quang Minh. Nghiên cứu ảnh h−ởng của máy đầm rung động trong công nghệ đúc dầm
bê tông dự ứng lực có kích th−ớc lớn. Luận án thạc sỹ kỹ thuật, năm 2007. ♦
CT 2
...