Nghiên cứu hiện tượng lật xe máy trên cầu trần thị lý do tác động của gió và đề xuất giải pháp đảm bảo an toàn

1.1.1.1 B ỘB BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRẦN Ý NHI NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG LẬT XE MÁY TRÊN CẦU TRẦN THỊ LÝ DO TÁC ĐỘNG CỦA GIÓ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN TOÀN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng, năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRẦN Ý NHI NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG LẬT XE MÁY TRÊN CẦU TRẦN THỊ LÝ DO TÁC ĐỘNG CỦA GIÓ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN TỒN Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình giao thông Mã số: 60.58.02.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS VÕ DUY HÙNG Đà Nẵng – Năm 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Trần Ý Nhi ii MỤC LỤC Lời cam đoan Mục lục Tóm tắt luận văn Danh mục hình Danh mục bảng MỞ ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tình hình nghiên cứu lật xe tác động gió giới 1.2.1 Trên giới 1.2.2 Ở nước 1.3 gió Tầm quan trọng việc điều tiết giao thông cầu Trần Thị Lý thời tiết 1.4 Bài toán tác động gió đến lưu thơng xe máy cầu CHƯƠNG 10 TỔNG QUAN VỀ GIÓ 10 2.1 Gió khí 10 2.2 Vận tốc gió 14 2.2.1 Vận tốc gió 14 2.2.2 Thành phần nhiễu loạn gió 17 2.2.3 Phân vùng gió Việt Nam 23 2.2.4 Gió tác động lên xe lưu thông qua cầu nước 23 CHƯƠNG 26 TÁC ĐỘNG CỦA GIÓ LÊN XE MÁY QUA CẦU TRẦN THỊ LÝ VÀ BIỆN PHÁP ĐẢM BẢO AN TOÀN 26 iii 3.1 Tình hình lưu thơng xe máy cầu Trần Thị Lý 26 3.2 Bài toán cân cho xe máy qua cầu tác động gió 30 3.2.1 Bài tốn gió tác dụng lên xe máy 30 3.2.2 Xác định diện tích chắn gió 32 3.2.3 Xác định vận tốc tới hạn lực tới hạn 33 3.3 Phân tích ảnh hưởng gió đến lưu thơng xe máy 33 3.3.1 Trường hợp 1: Vận tốc gió Uc = m/s 34 3.3.2 Trường hợp 2: Vận tốc gió Uc = 10 m/s 35 3.3.3 Trường hợp 3: Vận tốc gió Uc = 12 m/s 36 3.3.4 Trường hợp 4: Vận tốc gió Uc = 14 m/s 38 3.3.5 Trường hợp 5: Vận tốc gió Uc = 16 m/s 40 3.3.6 Trường hợp 6: Vận tốc gió Uc = 18 m/s 41 3.3.7 Trường hợp 7: Vận tốc gió Uc = 20 m/s 43 3.3.8 Trường hợp 8: Vận tốc gió Uc = 22 m/s 44 3.3.9 Trường hợp 9: Vận tốc gió Uc = 22 m/s 44 3.3.10 Trường hợp 10: Vận tốc gió Uc = 25 m/s 47 3.4 Đề xuất giải pháp điều tiết giao thông qua cầu Trần Thị Lý 48 3.5 Đề xuất mơ hình điều tiết giao thơng theo tình hình gió cầu Trần Thị Lý 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao) iv NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG LẬT XE MÁY TRÊN CẦU TRẦN THỊ LÝ DO TÁC ĐỘNG CỦA GIÓ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN TOÀN Học viên:Trần Ý Nhi Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 60.58.02.25 Khóa: K33 - Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Thế giới nghiên cứu tác động gió gây đường cao tốc, cầu Ở Việt Nam, thường xuyên chịu ảnh hưởng gió Tuy nhiên, nghiên cứu gió Việt Nam lại cịn mới, đặc biệt ảnh hưởng gió đến việc lưu thơng xe qua cơng trình cầu Thời tiết khu vực Đà Nẵng, từ tháng 10 đến tháng 12 mùa mưa bão, biển biến động mạnh, thường xuyên có gió mạnh Trong điều kiện thời tiết này, nhiều xe máy bị lật qua cầu, cụ thể tình trạng xảy cầu Trần Thị Lý Nghiên cứu đề xuất nhằm đưa giải pháp đảm bảo an tồn cho người tham gia giao thơng xe máy cầu Trần Thị Lý thời tiết gió Đề tài khái quát tác động gió cầu Từ tác động xây dựng toán cân động cho xe máy tác động gió để nhằm đề xuất giải pháp đảm bảo an tồn Tác giả tóm tắt kết đạt đưa hướng phát triển Từ khóa – Lật xe máy cầu, tác động gió, cầu Trần Thị Lý, lưu thơng xe cầu, toán cân EXPANDING THE CAPABILITY OF THE 3-AXIS CNC MILLING MACHINE FOR RAPID PROTOTYPING Abstract - The world has research about the effect of wind on the highway, on the bridge In Vietnam, often affected by the wind However, research about wind in Vietnam are still new, especially the effects of wind on the vehicle circulation through the bridge The weather in the Danang from October to December is the rainy season, the sea is fluctuations, often have strong winds In this weather, many motorcycles are overturned when crossing bridges, this situation has happened at Tran Thi Ly Bridge This research is proposed to provide a solution to ensure safety for motorcyclists on Tran Thi Ly Bridge in windy weather.This topic outlines the impact of wind on the bridge It's builds a dynamic equilibrium problem for motorcycles under the effect of wind to propose a solution to ensure safety The author has summarized the results achieved and set out the direction for further development Key words - Flip the motorcycle on the bridge, the effect of wind, Tran Thi Ly bridge, traffic on the bridge, a dynamic equilibrium problem v DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang Thang gió Beaufort 13 2 Phân loại địa hình hệ số , z0 (m) 15 Phân loại độ nhám bề mặt theo tiêu chuẩn 2737-1995 16 Độ nhám bề mặt Z0 22 Trị số áp lực gió tương ứng với vùng 23 Số liệu quan trắc cầu Trần Thị Lý từ ngày 21/03/2013 đến 23/03/2013 26 Kết quan trắc thời tiết ngày 21/03/2013 27 3 Kết quan trắc thời tiết ngày 22/03/2013 28 Kết quan trắc thời tiết ngày 23/03/2013 29 Diện tích chắn gió trung bình xe máy 32 Lực ngang tương ứng với vận tốc gió Uc = 5m/s 34 Lực ngang tương ứng với vận tốc gió Uc = 10m/s 35 Lực ngang tương ứng với vận tốc gió Uc = 12m/s 36 vi Số hiệu bảng Tên bảng Trang Lực ngang tương ứng với vận tốc gió Uc = 14m/s 38 10 Lực ngang tương ứng với vận tốc gió Uc = 16m/s 40 11 Lực ngang tương ứng với vận tốc gió Uc = 18 m/s 41 12 Lực ngang tương ứng với vận tốc gió Uc = 20 m/s 43 13 Lực ngang tương ứng với vận tốc gió Uc = 22 m/s 44 14 Lực ngang tương ứng với vận tốc gió Uc = 24 m/s 45 15 Lực ngang tương ứng với vận tốc gió Uc = 25 m/s 47 16 Vận tốc hạn chế xe tác dụng gió cầu Trần Thị Lý 49 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Sồ hiệu hình Tên hình Trang 1.1 Xe tải lật cầu Đức gió Xe tải lật cầu Nhật Bản gió 3 Rào chắn gió Bảng so sánh GDP đầu người Hà Nội, sở hữu ô tô xe máy ô tô tham gia giao thông đô thị 5 Xe máy tham gia giao thông cầu Rồng Đà Nẵng 6 Số bão ảnh hưởng đến Việt Nam thời kỳ 1961-2014 Một số hình ảnh lật xe máy tác động gió cầu Trần Thị Lý Bố trí chung cầu Mặt cắt ngang dầm nhịp biên 10 Mặt cắt ngang dầm nhịp 11 Cầu Trần Thị Lý Thí nghiệm Huymphreys dòng chuyển động lưu chất chênh lệch nhiệt độ 10 2 Hoàn lưu tổng quát bầu khí 11 Biến thiên vận tốc khí lực ma sát bề mặt 12 Mơ hình ba hồn lưu mặt phẳng kinh tuyến 12 Tốc độ gió biến đổi khơng có tính chu kỳ 17 viii Sồ hiệu hình Tên hình Trang Quan hệ C m với độ cao nhám bề mặt z0 20 Quan hệ hệ số suy giảm C với vận tốc gió 23 Quan hệ hệ số suy giảm C với vận tốc gió độ cao 23 Hàng rào chắn gió cầu Severn nước Anh 24 10 Hàng rào chắn gió cầu Ohnaruto Nhật Bản 24 11 Cầu Bannosu- Nhật Bản 25 12 Thiết kế chắn gió Cầu Bannosu- Nhật Bản 25 13 Hàng rào chắn gió Cầu Yoshino gawaNhật Bản 25 Biểu đồ thể tỷ lệ xe máy loại xe khác tham gia gia giao thông địa bàn thành phố Đà Nẵng 26 Biểu đồ thay đổi vận tốc gió, nhiệt độ, độ ẩm cầu Trần Thị Lý ngày 21/03/2013 28 3 Biểu đồ thay đổi vận tốc gió, nhiệt độ, độ ẩm cầu Trần Thị Lý ngày 22/03/2013 29 Biểu đồ thay đổi vận tốc gió, nhiệt độ, độ ẩm cầu Trần Thị Lý ngày 23/03/2013 30 Hướng gió vận tốc gió thay đổi liên tục cầu Trần Thị Lý 30 Tác động gió xe máy 31 48 11 12 13 14 15 16 17 18 19 100 110 120 130 140 150 160 170 180 1,38 1,35 1,3 1,25 1,18 0,75 0,45 572,61 526,66 480,04 437,20 358,84 262,03 154,08 67,62 0,00 571,69 504,75 440,58 384,00 302,08 212,36 121,14 52,13 0,00 585,30 496,72 414,28 343,21 255,84 170,58 92,93 38,74 0,00 613,43 502,57 401,12 314,84 220,13 136,70 69,46 27,45 0,00 656,07 522,32 401,12 298,89 194,94 110,70 50,73 18,27 0,00 713,24 555,95 414,27 295,35 180,27 92,60 36,72 11,20 0,00 784,92 603,48 440,58 304,22 176,12 82,38 27,46 6,22 0,00 Biểu đồ quan hệ P - βc - Vr (Uc=25m/s) 1400.0 Lực Ngang P(N) 1200.0 1000.0 800.0 Pgh 600.0 400.0 200.0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Góc gió βc (ο) V=10km/h V=20km/h V=30km/h V=50km/h V=60km/h V=70km/h V=40km/h Hình 18 Biểu đồ quan hệ tác động gió lên xe máy ( Uc=25m/s) Qua biểu đồ hình 3.18 ta thấy rằng, trường hợp góc gió khoảng β(c)=300 đến 1000 xe bị lật trường hợp Mặt khác, với vận tốc gió lớn 24m/s gió bão mạnh, để đảm bảo an tồn cho người tham gia giao thông cần cấm xe lưu thông 3.4 Đề xuất giải pháp điều tiết giao thông qua cầu Trần Thị Lý 49 Hải Châu Sơn Trà Hình 19 Quy ước hướng gió Qua biểu đồ phân tích vận tốc xe với góc gió cụ thể tùy theo góc gió (hướng gió) mà điều tiết xe chạy với vận tốc hạn chế để đảm bảo an tồn cho người tham gia giao thơng mà không gây lật xe với chiều xe chạy (Hướng quận Hải Châu Sơn Trà, hướng quận Sơn Trà Hải Châu) Quy ước hướng gió hình 3.9 kết tính tốn mục 3.3 xác định số liệu điều tiết giao thông theo bảng số liệu sau: Bảng 16 Vận tốc hạn chế xe tác dụng gió cầu Trần Thị Lý STT Vận tốc gió Uc (m/s) βc (º) Sơn Trà – Hải Châu Vrmax (km/h) Hải Châu – Sơn Trà Vrmax (km/h) 0-12 º-180º 60 60 (0º-40º ) 60 60 (40º-80º) (80º-100º) 50 60 60 60 (100º-140º) 60 50 (0º-40º ) 60 60 (40º-90º) 50 60 (90º-140º) 60 50 (140º-180º) 60 60 (0º-30º ) 60 60 (30º-90º) 40 60 (90º-150º) 60 40 (150º-180º) 60 60 (0º-30º ) 60 60 (30º-100º) 30 60 (100º -150º) 60 30 12-14 14-16 16-18 18-20 50 STT 3.5 Vận tốc gió Uc (m/s) 20-22 22-24 25 βc (º) Sơn Trà – Hải Châu Vrmax (km/h) Hải Châu – Sơn Trà Vrmax (km/h) (150º -180º) 60 60 (0º-30º ) 60 60 (30º-100º) 20 60 (100º -150º) 60 20 (150º -180º) 60 60 (0º-30º ) 60 60 (30º-100º) 10 60 (100º -150º) 60 10 (150º -180º) 60 60 Cấm xe lưu thông chiều Đề xuất mô hình điều tiết giao thơng theo tình hình gió cầu Trần Thị Lý Căn phân tích ta tiến hành xây dựng mơ hình điều tiết giao thơng qua cầu Trần Thị Lý với biển báo hạn chế tốc độ tự động đặt hai đầu cầu, vận tốc gió hướng gió đo tự động cảm biến Các thơng số cảnh báo qua biển báo điện tử điều tiết theo kết tính bảng 3.16 lập trình tính tốn hiển thị tự động 51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Đề tài áp dụng toán cân động cho xe máy tác động gió - Phân tích, xác định lực ngang tác động lên xe máy góc gió (hướng gió), vận tốc gió, vận tốc xe khác - Có biện pháp điều tiết giao thơng cụ thể cho trường hợp cho cầu Trần Thị Lý Cụ thể sau: Xe máy chạy với vận tốc tối đa 60km/h vận tốc gió nhỏ 12m/s, nhiên vận tốc gió từ 12 – 24 m/s, tùy theo hướng gió, vận tốc gió mà cho phép vận tốc tối đa khác Và cấm xe lưu thơng vận tốc gió >24 m/s Kiến nghị - Hiện Việt Nam nói chung, thành phố Đà Nẵng nói riêng, thường xuyên chịu ảnh hưởng gió, với phát triển cơng nghệ thi công nhu cầu mỹ quan đô thị, nhiều cầu với kết cấu mảnh xây dựng cao Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu tác động gió đến lưu thơng xe máy cầu Do vậy, đề tài kiến nghị cần trọng đến việc nghiên cứu - Thông qua kết đề tài, cần xây dựng biển báo điều tiết giao thông cầu Trần Thị Lý đặt hai đầu cầu, nhằm hạn chế lật xe máy có gió với vận tốc lớn 12m/s qua cầu Ngồi ra, xây dựng rào chắn gió gần trụ tháp để giảm lực cản gió gây lên xe máy TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồng Nam, (2016), Gió tác động gió lên cơng trình, Nhà xuất Đại học Quốc gia, Tp Hồ Chí Minh [2] Bản thiết kế Cầu Trần Thị Lý [3] C.J.Baker (2003), Some complex applications of the “wind loading chain, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 91, pp.1791-1811 [4] C.J.Baker (2010), The simulation of unsteady aerodynamic cross wind forces on train, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 98, pp.88-99 [5] C.J.Baker (2013), A framework for the consideration of the effects of crosswinds on trains, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 123, pp.130-142 [6] Xueli An, et.al (2011), Wind farm power prediction based on wavelet decomposition and chaotic time series, Expert Systems with Applications, 38, pp.11280-11285 [7] H Shirato, et.al (2009), Transient Drag Force on 2-D Bluff Bodies under Gusty Wind Condition, Proc of 7th Asia-Pacific Conf on Wind Eng [8] N Shiraishi, M Matsumoto, H Shirato(1982), Fundamental study on unsteady aerodynamic force on bluff body, Proceedings of Japan Society for Civil Engineers, No.328, pp.19-30 [9] Công ty Tư vấn triển khai công nghệ Xây dựng giao thông , Báo cáo kết kiểm định Cầu Trần Thị Lý ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRẦN Ý NHI NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG LẬT XE MÁY TRÊN CẦU TRẦN THỊ LÝ DO TÁC ĐỘNG CỦA GIÓ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN TOÀN Chuyên ngành: Kỹ thuật... cân động cho xe máy tác động gió để nhằm đề xuất giải pháp đảm bảo an toàn Tác giả tóm tắt kết đạt đưa hướng phát triển Từ khóa – Lật xe máy cầu, tác động gió, cầu Trần Thị Lý, lưu thơng xe cầu, ... trạng xảy cầu Trần Thị Lý Nghiên cứu đề xuất nhằm đưa giải pháp đảm bảo an tồn cho người tham gia giao thơng xe máy cầu Trần Thị Lý thời tiết gió Đề tài khái quát tác động gió cầu Từ tác động xây