Nghiên cứu giải pháp sử dụng thiết bị giảm chấn giảm dao động cho trụ tháp cầu dây văng,đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CƠ SỞ II BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA XÉT GIẢI THƯỞNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SỬ DỤNG THIẾT BỊ GIẢM CHẤN GIẢM DAO ĐỘNG CHO TRỤ THÁP CẦU DÂY VĂNG Mã số đề tài: 649 Thuộc nhóm ngành khoa học: Cơng trình TP Hồ Chí Minh, 05/2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CƠ SỞ II BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA XÉT GIẢI THƯỞNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SỬ DỤNG THIẾT BỊ GIẢM CHẤN GIẢM DAO ĐỘNG CHO TRỤ THÁP CẦU DÂY VĂNG Mã số đề tài: 649 Thuộc nhóm ngành khoa học: Cơng trình Sinh viên thực hiện: Đào Quốc Tiến Nam, Nữ: Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: Cơng trình giao thơng thành phố K51 Năm thứ: 4/ Số năm đào tạo: 4,5 Ngành học: Công trình giao thơng thành phố Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Đức Hiếu TP Hồ Chí Minh, 05/2014 Nam TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV MỤC LỤC CHƢƠNG 1: NGHIÊN CỨU CÁC TÁC NHÂN GÂY DAO ĐỘNG ĐỐI VỚI TRỤ THÁP CẦU DÂY VĂNG 1.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CHỊU LỰC CẦU DÂY VĂNG 1.1.1 Đặc điểm cấu tạo cầu treo dây văng 1.1.2 Tính chất chịu lực cầu treo dây văng 1.2 CÁC NGUN NHÂN GÂY DAO ĐỘNG CHO CƠNG TRÌNH CẦU .2 1.2.1 Ảnh hƣởng tác động hoạt tải 1.2.2 Ảnh hƣởng tác động gió 1.2.2.1 Tác động tĩnh gió 1.2.2.2 Các tác động khí động gió .3 a Sự hình thành xốy khí dao động nâng hạ Karman b Hiện tƣợng fluter Dao dộng không giới hạn 1.2.3 Ảnh hƣởng tác động mƣa 1.2.4 Ảnh hƣởng tác dụng động đất 1.2.5 Ảnh hƣởng va xô tàu bè lại dƣới sông va chạm xe cộ vào lan can hay trụ cầu .5 1.3 CÁC BIỆN PHÁP GIẢM CHẤN ĐỐI VỚI TRỤ THÁP CẦU DÂY VĂNG 1.3.1 Thiết kế khí động học 1.3.2 Các giải pháp kết cấu 1.3.2.1 Tăng khối lƣợng 1.3.2.2 Tăng độ cứng 1.3.3 Giải pháp cách ly 1.3.4 Sử dụng thiết bị tiêu tán lƣợng 1.3.5 Giải pháp điều khiển chủ động, bán chủ động 1.3.6 Kết luận CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP GIẢM CHẤN HIỆU QUẢ ĐỐI VỚI TRỤ THÁP CẦU DÂY VĂNG ĐÃ ĐƢỢC ÁP DỤNG TRÊN THẾ GIỚI 2.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ GIẢM CHẤN 2.2 Giảm chấn kiểu bị động 11 GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV 2.2.1 Giảm chấn khối lƣợng điều chỉnh (Tuned mass damper - TMD) 11 2.2.1.1 TMD thông thƣờng 11 2.2.1.2 TMD tịnh tiến (Translational TMD, T-TMD) 12 2.2.1.3 TMD tịnh tiến cải tiến 13 2.2.1.4 TMD lắc trục (TMD roller pendulum , TMD-RD) 14 2.2.2 Giảm chấn chất lỏng (Liquid damper) 15 2.2.2.1 Giảm chấn chất lỏng điều chỉnh (Tuned liquid damper - TLD) 15 2.2.2.2 Giảm chấn cột chất lỏng điều chỉnh (Tuned liquid coulum damper -TLCD) 16 2.2.3 Giảm chấn nhớt (Viscous Damping Device - VDD) 17 2.2.4 Gối chống động đất 18 2.2.2 Giảm chấn kiểu chủ động 20 2.3 Giảm chấn kiểu bán chủ động 21 2.3.1 Thiết bị giảm chấn khối lƣợng bán chủ động SAMD (Semi Active Mass Damper) 21 2.3.2 Hệ thống giảm chấn từ tính (Magnetorheoligical – MR) 21 2.4 Kết luận 22 CHƢƠNG 3: GIẢM CHẤN CHẤT LỎNG 23 3.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 23 3.2 CẤU TẠO CƠ BẢN 23 3.2.1 Thùng chứa 23 3.2.2 Chất lỏng 25 3.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN VÀ BẢN CHẤT SỰ LÀM VIỆC TLD.26 3.5 CƠNG TRÌNH THỰC TẾ 27 3.5.1 Hiệu thiết bị giảm chấn lắp cầu Thiên Niên Kỷ - Anh 27 3.5.2 Hiệu thiết bị TLD ứng dụng cầu Bãi Cháy – Việt Nam 28 3.6 Kết luận 30 CHƢƠNG 4: GIẢM CHẤN KHỐI LƢỢNG 31 4.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 31 4.2 NGUYÊN LÝ CƠ BẢN 32 4.3 CƠNG TRÌNH THỰC TẾ 32 4.3.1.Hiệu thiết bị giảm chấn lắp cầu Akashi Kaikyo – Nhật Bản 32 4.3.2.Vòng TMD - Thép ống khói, Bangkok / Thái Lan 33 GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV 4.4 ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ GIẢM CHẤN BẰNG PHƢƠNG PHÁP LÝ THUYẾT 34 4.4.1 Hệ có bậc tự 35 4.5.2 Hệ có nhiều bậc tự 38 4.6 ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ GIẢM CHẤN BẰNG PHƢƠNG PHÁP MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM 39 4.7 ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ GIẢM CHẤN BẰNG CHƢƠNG TRÌNH MÁY TÍNH 40 4.7.1 Mơ hình hóa kết cấu 41 4.7.1.1 Mơ hình hóa vật liệu 41 4.7.1.2 Mơ hình hóa kết cấu 41 4.7.2 Mơ hình hóa liên kết 42 4.7.3 Mơ hình tải trọng 42 4.7.3.1 Kết tính .44 4.7.4 Mô hình hố kết cấu giảm chấn 46 4.7.4.1 Lựa chọn thông số thiết bị giảm chấn 46 4.7.4.2 Mơ hình hố thiết bị giảm chấn .47 4.7.5 Khảo sát vị trí lắp thiết bị giảm chấn tối ƣu 48 4.7.5.1 Thông số thiết bị 48 4.7.5.2 Khảo sát vị trí lắp đặt thiết bị giảm chấn 49 4.7.5.3 Không lắp đặt thiết bị giảm chấn 49 4.7.5.4 Lắp đặt thiết bị giảm chấn đỉnh tháp 50 4.7.5.5 Lắp đặt thiết bị giảm chấn đốt 50 4.7.5.6 Lắp đặt thiết bị giảm chấn đốt 51 4.7.5.7 Lắp đặt thiết bị giảm chấn đốt 51 4.7.5.8 Lắp đặt thiết bị giảm chấn đốt 52 4.7.5.9 Lắp đặt thiết bị giảm chấn đốt 52 4.7.5.10 Lắp đặt thiết bị giảm chấn đốt 53 4.7.5.11 Lắp đặt thiết bị giảm chấn đốt 53 4.7.5.12 Lắp đặt thiết bị giảm chấn đốt 54 4.7.5.13 So sánh hiệu 54 4.8 Khảo sát thông số tối ƣu thiết bị 55 GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Tháp cầu treo dây văng Hình 1.2: Cáp cầu treo dây văng Hình 1.3: Hiện tƣợng tạo thành xốy khí sau vật cản Hình 1.5: Hiện tƣợng flutter dầm mặt cầu Hình 1.6: Các dạng mặt cắt gió tốt Hình 1.7: Gối cao su lập kết cấu động đất Hình 1.8: Sơ đồ diều khiển tích cực nửa tích cực Hình 2.1: Biểu diễn hàm f1, f2 xác định độ cản xạ qua Hình 2.2: Sơ đồ giải pháp điều khiển kết cấu (Structure Control) Hình 2.3: Mơ hình hoạt động dạng điều khiển kết cấu Hình 2.4: Sơ đồ cấu tạo TMD thơng thƣờng Hình 2.5: Vật nặng hình khối vng Hình 2.6: Vật nặng hình trụ trịn Hình 2.7: TMD khống chế dao động thẳng đứng (kiểu KYANCHI) Hình 2.8: TMD khống chế dao động thẳng đứng (kiểu dẹt) Hình 2.9: TMD khống chế dao động nằm ngang Hình 2.10: Cấu tạo TMD tịnh tiến cải tiến Hình 2.11: TMD tịnh tiến cải tiến láp tháp Huis Ten Bosch – Nagasaki – Nhật Bản Hình 2.12: Nguyên lý hoạt động TLCD có thùng chứa hình trụ trịn lắp tháp Millennium, Vịnh Tokyo - Nhật Bản Hình 2.13: Giảm chấn nhớt chất lỏng Hình 2.14: Giảm chấn nhớt vật liệu đàn hồi nhớt Hình 2.15: Gối cao su Hình 2.16: Bố trí gối lập động đất cho cầu dầm liên tục GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV Hình 2.17: Sơ đồ cấu tạo AMD Hình 2.18: AMD lắp tháp Yokohama – Nhật Bản Hình 2.19: Cấu tạo giảm chấn MR Hình 3.1: TLD có thùng chứa hình chữ nhật nằm ngang (lắp cầu Bãi Cháy - Việt Nam) Hình 3.2: TLD có thùng chứa hình chữ nhật thẳng đứng (lắp tháp Vàng - Chiba Nhật Bản) Hình 3.3: TLD có thùng chứa hình trụ trịn (lắp tháp khách sạn Shin Yokohama Prince - Nhật Bản) Hình 3.4: TLD có thùng chứa hình khối hộp có thành đƣợc dập lồi lõm (lắp nhà cao tầng Hàn Quốc) Hình 3.5: TLD có thùng chứa hình vành khun lắp cột ống khói Hình 3.6: TLCD lắp tháp cầu Hình 3.7: TLD có chứa chất chống đơng bên thùng chứa chất lỏng Hình 3.8: Lý thuyết sóng nƣớc nơng tuyến tính Hình 3.9:Mơ hình TMD tƣơng đƣơng TLD ( mơ hình NSD) Hình 3.10: Mơ hình tƣơng đƣơng kết cấu với TLD mơ hình NSD Hình 3.11: Mơ hình thùng chứa chất lỏng Hình 3.12 : Cầu Thiên Niên Kỷ (Luân Đơn – Anh) Hình 3.13 : Giảm chấn lắp vào hệ thống giằng dƣới gầm cầu Hình 3.14: Giảm chấn lắp từ mặt cầu đến điểm nối cáp Hình 3.15: Mặt cắt ngang trụ tháp vị trí đỉnh mặt cầu đỉnh trụ tháp Hình 3.16: Mơ hình cầu Bãi Chay phần mềm phân tích kết cấu Midas civil 7.01 Hình 3.17: Mơ hình biến dạng tháp cầu Bãi Chay phần mềm Midas civil 7.01 Hình 3.18: Tháp cầu Bãi Cháy – Quảng Ninh – Việt Nam GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV Hình 3.19: Hiệu giảm chấn cầu Bãi Cháy Hình 4.1: Mơ hình thiết bị TMD gắn kết cấu Hình 4.2: Cấu tạo TMD lắc đỉnh cột tháp Hinh 4.3: Mơ hình hoạt động TMD lắc Hình 4.4: Cơ cấu hoạt động lắc TMD Hình 4.5: Cầu Akashi Kaikyo – Nhật Bản Hình 4.6: Vị trí lắp đặt TMD tháp cầu Hình 4.7: Ống thép khói tỉnh Rayong- Bâng cốc Hình 4.8: Chi tiết vị trí gắn giảm chấn Hình 4.9: TMD lắc hệ lị xo – giảm xóc Hình 4.10: Hệ có bậc tự TMD Hình 4.11: Hệ có bậc tự có gắn TMD Hình 4.12: Mơ hình hóa kết cấu Cầu Kiền Midas/Civil 7.01 Hình 4.13: Mơ hình liên kết điểm neo dây tim dầm chủ Hình 4.14: Mơ hình hóa trọng lƣợng thân Hình 4.15: Khai báo số liệu trận động đất Hình 4.16: Khai báo gia tốc Hình 4.17: Dạng dao động riêng thứ khơng bố trí thiết bị giảm chấn Hình 4.18: Dạng dao động riêng thứ hai khơng bố trí thiết bị giảm chấn Hình 4.19: Dạng dao động riêng thứ ba khơng bố trí thiết bị giảm chấn Hình 4.20: Biểu đồ chuyển vị đỉnh tháp theo thời gian Hình 4.21: Nguyên lý cấu tạo thiết bị giảm chấn gắn cầu Hình 4.22: Đồ thị biểu diễn quan hệ tỷ số giảm chấn tối ƣu thiết bị d với tỷ số khối lƣợng thiết bị kết cấu m GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV Hình 4.23: Bảng nhập số liệu cho dạng giảm chấn theo mơ hình phần tử Kelvin (Voigt) phần mềm MIDAS Hình 4.24: Sơ đồ vị trí lắp đặt thiết bị giảm chấn tháp cầu Hình 4.25: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Khơng giảm chấn Hình 4.26: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Đỉnh tháp Hình 4.27: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Đốt Hình 4.28: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Đốt Hình 4.29: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Đốt Hình 4.30: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Đốt Hình 4.31: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Đốt Hình 4.32: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Đốt Hình 4.33: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Đốt Hình 4.34: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Đốt GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Độ cản vật liệu Bảng 4.1: Các thông số vật liệu – Cầu Kiền Bảng 4.2: Dao động riêng cầu khơng bố trí thiết bị giảm chấn Bảng 4.3: Hiệu lắp thiết bị giảm chấn dọc theo chiều cao tháp GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV 4.7.5.4 Lắp đặt thiết bị giảm chấn đỉnh tháp Hình 4.26: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Đỉnh tháp Chuyển vị lớn đỉnh tháp: ∆max=1.099x10-1m=109.9mm 4.7.5.5 Lắp đặt thiết bị giảm chấn đốt Hình 4.27: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Đốt Chuyển vị lớn đỉnh tháp: ∆max=1.122x10-1m=112.2mm GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU Trang 50 TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV 4.7.5.6 Lắp đặt thiết bị giảm chấn đốt Hình 4.28: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Đốt Chuyển vị lớn đỉnh tháp: ∆max=1.096x10-1m=109.6mm 4.7.5.7 Lắp đặt thiết bị giảm chấn đốt Hình 4.29: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Đốt Chuyển vị lớn đỉnh tháp: ∆max=9.873x10-2m=98.73mm GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU Trang 51 TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV 4.7.5.8 Lắp đặt thiết bị giảm chấn đốt Hình 4.30: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Đốt Chuyển vị lớn đỉnh tháp: ∆max=1.129x10-1m=112.9mm 4.7.5.9 Lắp đặt thiết bị giảm chấn đốt Hình 4.31: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Đốt Chuyển vị lớn đỉnh tháp: ∆max=9.927x10-2m=99.27mm GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU Trang 52 TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV 4.7.5.10 Lắp đặt thiết bị giảm chấn đốt Hình 4.32: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Đốt Chuyển vị lớn đỉnh tháp: ∆max=1.056x10-1m=105.6mm 4.7.5.11 Lắp đặt thiết bị giảm chấn đốt Hình 4.33: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Đốt Chuyển vị lớn đỉnh tháp: ∆max=1.189x10-1m=118.9mm GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU Trang 53 TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV 4.7.5.12 Lắp đặt thiết bị giảm chấn đốt Hình 4.34: Chuyển vị đỉnh tháp động đất – Đốt Chuyển vị lớn đỉnh tháp: ∆max=1.241x10-1m=124.1mm 4.7.5.13 So sánh hiệu Bảng 4.3: Hiệu lắp thiết bị giảm chấn dọc theo chiều cao tháp Vị trí lắp thiết bị Chuyển vị đỉnh tháp(mm) Hiệu giảm chuyển vị(%) Đỉnh tháp 109.9 6.47 Đốt 112.2 4.51 Đốt 109.6 6.72 Đốt 98.73 15.97 Đốt 112.9 3.91 Đốt 99.27 15.51 Đốt 105.6 10.13 Đốt 118.9 -1.19 Đốt 124.1 -5.62 Từ kết tính tốn đƣa đến kết luận: - Vị trí hiệu lắp thiết bị giảm chấn đốt thứ - Khi lắp thiết bị đốt thứ khơng có tác dụng giảm chấn mà làm tăng chuyển vị đỉnh tháp GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU Trang 54 TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV 4.8 Khảo sát thông số tối ƣu thiết bị Ở phần tác giả khảo sát vị trí lắp đặt thiết bị giảm chấn để đạt đƣợc hiệu cao Trong phần tác giả khảo sát thông số nhƣ khối lƣợng, tần số dao động riêng thiết bị để tìm thiết bị có thơng số tối ƣu Chọn tỷ số khối lƣợng thiết bị giảm chấn TMD với khối lƣợng cơng trình thay đổi khoảng hợp lý Tần số dao động riêng thiết bị bội số tần số dao động riêng bậc thấp cơng trình d  ni Trong đó: n  10 i  1 Tỷ số khối lƣợng hợp lý nằm khoảng 0.005 đến 0.01 m đem lại hiệu giảm chấn khơng đáng kể m lớn làm tăng đáng kể trọng lƣợng thân kết cấu Từ đó, tính đƣợc thơng số thiết bị: Kd  md d2 ;Cd  2d d md Thiết bị giảm chấn đƣợc lắp đặt vị trí hiệu để giảm chuyển vị đỉnh tháp động đất 4.8.1 Khảo sát với d  n1 4.8.1.1 Khảo sát với m =0.005 Các thông số thiết bị: Tỷ số khối lƣợng: 0.005 Tần số dao động kết cấu: 3.231756 Tỷ số giảm chấn tối ƣu: 0.045 Trọng lƣợng thiết bị: 1264.367 GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU (rad/s) kN Trang 55 TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV Tần số dao Độ cứng Hệ số cản Chuyển vị động thiết bị Kd Cd đỉnh tháp Đơn vị (rad/s) (kN/m) (kN) (mm) 3.231756 13205.36 367.75131 124.8 6.463512 52821.44 735.50261 123.3 16.15878 330134 1838.7565 111.3 10 32.31756 1320536 3677.5131 98.73 n 4.8.1.2 Khảo sát với m =0.01 Các thông số thiết bị: Tỷ số khối lƣợng: 0.01 Tần số dao động kết cấu: 3.231756 (rad/s) Tỷ số giảm chấn tối ƣu: 0.06 Trọng lƣợng thiết bị: 2528.734 KN n Đơn vị 10 Tần số dao động thiết bị Độ cứng Kd Hệ số cản Cd Chuyển vị đỉnh tháp (rad/s) (kN/m) (kN) (mm) 3.231756 6.463512 16.15878 32.31756 26410.72 105642.9 660268.1 2641072 980.67015 1961.3403 4903.3508 9806.7015 136.2 138.9 132.3 112.9 GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU Trang 56 TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV 4.8.2 Khảo sát với d  n2 4.8.2.1 Khảo sát với m =0.005 Các thông số thiết bị: Tỷ số khối lƣợng: 0.005 Tần số dao động kết cấu: 4.839884 Tỷ số giảm chấn tối ƣu: 0.045 Trọng lƣợng thiết bị: 1264.367 n Tần số dao động thiết bị Độ cứng Kd Hệ số cản Cd Chuyển vị đỉnh tháp Đơn vị (rad/s) (kN/m) (kN) (mm) 4.839884 29617.14 550.74507 124.2 9.679768 118468.5 1101.4901 120.7 24.19942 740428.4 2753.7253 104.9 10 48.39884 2961714 5507.4507 103.3 GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU Trang 57 TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV 4.8.2.2 Khảo sát với m =0.01 Các thông số thiết bị: Tỷ số khối lƣợng: 0.01 Tần số dao động kết cấu: 4.839884 Trọng lƣợng thiết bị : 2528,734 KN Tỷ số giảm chấn tối ƣu: 0.06 n Tần số dao động thiết bị Độ cứng Kd Hệ số cản Cd Chuyển vị đỉnh tháp Đơn vị (rad/s) (kN/m) (kN) (mm) 4.839884 59234.27 1468.6535 137.5 9.679768 236937.1 2937.307 140.5 24.19942 1480857 7343.2675 116.7 10 48.39884 5923427 14686.535 102.7 GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU Trang 58 TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV 4.8.3 Khảo sát với d  n3 4.8.3.1 Khảo sát với m =0.005 Các thông số thiết bị: Tỷ số khối lƣợng: 0.005 Tần số dao động kết cấu: 6.967136 Tỷ số giảm chấn tối ƣu: 0.045 Trọng lƣợng thiết bị: 1264.367 n Tần số dao động thiết bị Độ cứng Kd Hệ số cản Cd Chuyển vị đỉnh tháp Đơn vị (rad/s) (kN/m) (kN) (mm) 6.967136 61373.62 792.81152 123 13.934272 245494.5 1585.623 115.2 34.83568 1534340 3964.0576 98.1 10 69.67136 6137362 7928.1152 95.5 GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU Trang 59 TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV 4.8.3.2 Khảo sát với m =0.01 Các thông số thiết bị: Tỷ số khối lƣợng: 0.01 Tần số dao động kết cấu: 6.967136 Tỷ số giảm chấn tối ƣu: 0.06 Trọng lƣợng thiết bị: 2528.734 n Tần số dao động thiết bị Độ cứng Kd Hệ số cản Cd Chuyển vị đỉnh tháp Đơn vị (rad/s) (kN/m) (kN) (mm) 6.967136 122747.2 2114.164 139.9 13.934272 490988.9 4228.3281 139.7 34.83568 3068681 10570.82 107.8 10 69.67136 12274724 21141.64 102.2 GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU Trang 60 TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV Từ kết khảo sát thông số thiết bị đƣa đến kết luận: - Khi tăng tần số thiết bị giảm chấn làm tăng thông số Kd Cd làm tăng hiệu giảm chấn - Khi tăng khối lƣợng thiết bị không làm tăng đáng kể hiệu giảm chấn - Thông số tối ƣu thiết bị: Trọng lƣợng thiết bị: 1264.367 kN Tần số dao động thiết bị: 69.67136 rad/s Độ cứng: 12274724 kN/m Hệ số cản: 7928.1152 kN Chuyển vị đỉnh tháp: Hiệu giảm chấn: 95.5 mm 117.5  95.5 x100%  18.3% 117.5 4.9 Kết khảo sát tính tốn Từ kết khảo sát vị trí lắp đặt thiết bị đạt hiệu cao kết khảo sát thông số tối ƣu thiết bị trên, tác giả đƣa đến kết luận cơng trình Cầu Kiền lắp thiết bị giảm chấn TMD để giảm chuyển vị đỉnh tháp động đất gây ra: GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU Trang 61 TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV - Vị trí lắp đặt thiết bị hiệu đốt thứ - Thiết bị làm giảm chuyển vị đỉnh tháp hiệu có thơng số: Trọng lƣợng thiết bị: 1264.367 kN Tần số dao động thiết bị: 69.67136 rad/s Độ cứng: 12274724 kN/m Hệ số cản: 7928.1152 kN GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU Trang 62 TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Cầu treo dây văng kết cầu có nhiều ƣu điểm, đặc biệt có khả vƣợt nhịp lớn ngày đƣợc sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, dạng kết cấu cầu treo dây văng có nhƣợc điểm độ mảnh lớn nên dễ chịu ảnh hƣởng lớn tác nhân động lực học nhƣ gió, động đất, hoạt tải va xơ v.v Yêu cầu cấp thiết cần phải giảm dao dộng cho cầu dƣới tác động nhƣ Có nhiều biện pháp đƣợc áp dụng nhiên với biện pháp có ƣu nhƣợc điểm khác nhau, cần có tƣ linh hoạt áp dụng cho trƣờng hợp khác Giải pháp sử dụng thiết bị giảm chấn có nhiều ƣu điểm đem lại hiệu cao so với giải pháp khác.Việc nghiên cứu thiết bị giảm chấn điều cần thiết để có nhìn tổng quan nhƣ so sánh đánh giá ƣu nhƣợc điểm chúng Ngoài ứng dụng cơng trình cầu, kết nghiên cứu sử dụng cơng trình có độ mảnh lớn, nhà cao tầng hoạt động có liên quan đến tính dao dộng cơng trình Có nhiều cách để tiến hành so sánh đánh giá thiết bị giảm chấn Tuy phƣơng pháp tồn nhiều điểm hạn chế nhƣng đƣợc thực nhiều giới Kết đạt đƣợc từ trinh nghiên cứu tìm hiểu khả quan hiệu lắp đặt thiết bị giảm chấn cầu dây văng, cụ thể tháp cầu dây văng Trong đề tài nghiên cứu, nhóm sinh viên nghiên cứu thực đƣợc nội dung nhƣ: Nghiên cứu tác nhân gây dao động trụ tháp cầu dây văng Nghiên cứu tổng quan giải pháp giảm chấn hiệu trụ tháp cầu dây văng đƣợc áp dụng giới Nghiên cứu chi tiết giảm chấn chất lỏng, giảm chấn khối lƣợng Xây dựng mơ hình tính cơng trình cầu dây văng thực tế Cầu Kiền – Hải Phịng – Việt Nam có gắn thiết bị giảm chấn khối lƣợng GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU Trang 63 TRƢỜNG ĐH GTVT CS II ĐỀ TÀI NCKH SV TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN – 272 – 05 Việt Nam [2] Lê Đình Tâm, Phạm Duy Hòa Cầu dây văng Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2001 [3] Ngô Đăng Quang, Trần Ngọc Linh, Nguyễn Trọng Nghĩa, Bùi Công Độ Mô hình hóa phân tích kết cấu cầu phần mềm MIDAS – Civil (Tâp I Tập II) Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, năm 2005 [4] Nguyễn Đông Anh, Lã Đức Việt Giảm dao động thiết bị tiêu tán lượng Nhà xuất Khoa học tự nhiên Công nghệ, Hà Nội, 2007 [5] Nghiên cứu hiệu ứng dụng thiết bị giảm chấn cho dầm cột tháp cầu dây văng Trần Thị Thu Hằng Đại học Giao thông Vận tải, năm 2008 [6] Đánh giá hiệu thiết bị giảm chấn việc tăng cường ổn định động lực học cầu dây văng Trần Thu Hằng, Bộ môn CTGTTP CTT khoa Cơng trình Đại học Giao thơng Vận tải [7] Nghiên cứu giải pháp điều khiển bị động kết cấu với hệ cản điều chỉnh cột chất lỏng (TLCD) Ngô Ngọc Cường Đại học Bách khoa Tp.HCM, năm 2003 [8] Khảo sát giải pháp giảm chấn hệ cản điều chỉnh khối lượng bán chủ động STMD Đinh Nguyễn Hữu Lộc Đại học Bách khoa Tp.HCM, năm 2007 [9] Guidelines for structural control Flix Weber, Glauco and Olaf Huth D u bédort, March 2006 [10] So sánh hiệu số thiết bị giảm chấn dạng kết cấu cầu có độ mảnh lớn.Nguyễn Đức Hiếu Bộ môn Cầu hầm Đại học giao thông vận tải GVHD: NGUYỄN ĐỨC HIẾU Trang 64