Nghiên cứu ứng dụng thiết bị giảm chấn cột chất lỏng điều chỉnh cho tháp cầu dây văng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG VŨ QUANG DŨNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ GIẢM CHẤN CỘT CHẤT LỎNG ĐIỀU CHỈNH CHO THÁP CẦU DÂY VĂNG CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG CẦU HẦM MÃ S : 60.58.25 luận văn thạc sỹ kỹ thuật CN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS PHẠM DUY HÒA HÀ NỘI 2012 -1- MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ LỜI CÁM ƠN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÁC ĐỘNG CỦA GIĨ ĐỐI VỚI CƠNG TRÌNH CẦU DÂY VĂNG 13 1.1 Đặc điểm gió tự nhiên 13 1.1.1 Giới thiệu chung 13 1.1.2 Vận tốc gió 14 1.1.2.1 Phương pháp tính vận tốc gió sử dụng hàm logarit 14 1.1.2.2 Phương pháp phân tích vận tốc gió theo cơng thức kinh nghiệm 16 1.1.3 Thành phần nhiễu loạn gió 18 1.1.3.1 Độ lệch chuẩn .19 1.1.3.2 Thước đo cường độ nhiễu loạn 21 1.1.3.3 Hàm mật độ phổ lượng 22 1.1.3.4 Hàm số tương quan không gian 23 1.1.3.5 Phân vùng gió Việt Nam 24 1.2 Tác động gió cơng trình cầu dây văng 26 1.2.1 Giới thiệu chung 26 1.2.3 Thành phần tĩnh tải trọng gió 27 1.2.3.1 Các thành phần lực khí động giả tĩnh dầm chủ 27 1.2.3.2 Các thành phần lực khí động giả tĩnh tác dụng lên tháp dây văng 29 1.2.4 Đặc điểm dịng khí qua cơng trình 31 1.2.4.1 Lớp biên tách dòng 31 1.2.4.2 Dạng tách dịng xốy khí sau cơng trình 32 -2CHƯƠNG 2: CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH KHÍ ĐỘNG CỦA THÁP CẦU DÂY VĂNG 36 2.1 Biện pháp cải tiến mặt cắt kết cấu 36 2.2 Biện pháp thêm vào lỗ gió 39 2.3 Các nguồn kháng chấn 40 2.4 Các nguồn kháng chấn bổ trợ 40 2.5 Giảm chấn thụ động (với phân tán lượng gián tiếp) 42 2.5.1 Giảm chấn khối lượng điều chỉnh (TMDs) .42 2.5.2 Các ứng dụng giảm chấn khối lượng điều chỉnh 43 2.5.3 Giảm chấn chất lỏng điều chỉnh (TLDs) 47 2.5.4 Các ứng dụng giảm chấn chất lỏng điều chỉnh 49 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH DAO ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ GIẢM CHẤN CỘT CHẤT LỎNG ĐIỀU CHỈNH TLCD 53 3.1 Mơ hình tính tốn TLCD 53 3.2 Tuyến tính hóa tương đương 54 3.2.1 Tuyến tính hóa hàm điều hòa 54 3.2.2 Tuyến tính hóa thuộc thống kê 55 3.2.3 Độ xác tuyến tính hóa tương đương 57 3.3 Thông số giảm chấn tối ưu .59 3.3.1 Kích động ngẫu nhiên ồn trắng 61 3.3.2 Bộ lọc bậc (FOF) .64 3.3.3 Bộ lọc bậc hai (SOF) .66 3.3.4 Thí dụ 68 CHƯƠNG : HIỆU QUẢ CỦA THIẾT BỊ GIẢM CHẤN CỘT CHẤT LỎNG ĐIỀU CHỈNH TLCD TRONG VIỆC GIẢM DAO ĐỘNG THÁP CẦU DÂY VĂNG 70 4.1 Phương trình tham số dao động tháp 70 4.2 Phương trình dao động mơ hình tháp có TLCD khơng có TLCD 72 -3- 4.2.1 Trường hợp dao động tự (Fe(t) = 0) 72 4.2.2 Trường hợp hệ chịu kích động điều hịa .73 4.2.3 Trường hợp hệ chịu kích động ngẫu nhiên ồn trắng 74 4.3 Kết luận chương 108 KẾT LUẬN 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Phân loại địa hình hệ số κ, z0 (m) 15 Bảng 1.2 Phân loại độ nhám bề mặt theo tiêu chuẩn 2737-1995 16 Bảng 1.3 Hệ số điều chỉnh vận tốc gió thiết kế 18 Bảng 1.4 Cường độ nhiễu loạn với độ cao thay đổi (z0 = 0.04m) .20 Bảng 1.5 Thước đo cường độ nhiễu loạn thành phần nhiễu loạn theo hướng gió Iu 21 Bảng 1.6 Phân vùng áp lực gió Việt Nam .24 Bảng 1.7 Phân loại ảnh hưởng tượng khí động tới kết cấu 27 Bảng 1.8 Phân loại hệ số CD theo mặt cắt .30 Bảng 2.1: Thiết bị giảm bổ trợ số lượng lắp đặt Nhật Bản, bao gồm tòa nhà dự kiến xây dựng sau năm 1997 42 Bảng 2.2 Cơ cấu đỡ khối lượng giảm chấn cho TMDs Nhật Bản 43 Bảng 2.3 Các cấu hình khác TMDs áp dụng .45 Bảng 2.4 Các ứng dụng giảm chấn chất lỏng khác Nhật Bản .52 Bảng 3.1 Các hàm số lực mẫu 60 Bảng 3.2 Sự so sánh thông số tối ưu cho TMD TLCD 63 Bảng 3.3 Các thơng số tối ưu cho kích động ngẫu nhiên ồn trắng ứng với tỷ lệ khối lượng khác 64 Bảng 3.4 Các thông số tối ưu cho FOF ứng với thông số khác v1 .65 -4- Bảng 3.5 Các thông số giảm chấn tối ưu cho FOF ứng với tỷ số khối lượng thay đổi 65 Bảng 3.6 Các thông số giảm chấn tối ưu cho SOF tương ứng giá trị khác b1 67 Bảng 3.7 Các thông số giảm chấn tối ưu cho SOF ứng tỷ số khối lượng thay đổi 68 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Quan hệ vận tốc gió theo hướng gió với chiều cao 13 Hình 1.2: So sánh phương pháp logarit (z0 = 0.02m) phương pháp kinh nghiệm (α = 0.128) xác định vận tốc .17 Hình 1.3: Bản đồ phân vùng áp lực gió 25 Hình 1.4: Thành phần động tải trọng gió tác dụng lên dầm chủ .28 Hình 1.5: Sự biến thiên vận tốc lớp biên 31 Hình 1.6: Hệ số Raynolds phụ thuộc vào hệ số CD mặt cắt trụ hình tròn .33 Hình 1.7: Sự phân bố ứng suất mặt cắt trụ với hệ số ℜe khác 33 Hình 1.8: Các dạng hình thành xốy khí .34 Hình 1.9: Số Strouhal cho số mặt cắt điển hình .34 Hình 1.10: Quan hệ số Strouhal so với số Raynolds với mặt cắt trụ trịn 35 Hình 2.1: Các dạng mặt cắt gió tốt 36 Hình 2.2: (a) Tịa nhà MHI Yokohama, (b) Hiệu thay đổi hình dạng mặt cắt dọc theo trục thẳng đứng 37 Hình 2.3: (a) Tịa nhà Jin Mao, (b) Tháp đôi Petronas 38 Hình 2.4: Trung tâm tài giới Thượng Hải 39 Hình 2.5: Sơ đồ thiết bị kháng chấn bổ trợ khác sử dụng hiệu ứng quán tính 41 -5- Hình 2.6: (a) Tháp điều khiển sân bay quốc gia Washington; (b) Tháp Boston’s Hancock .44 Hình 2.7: (a) Tháp Sydney,(b) Citicorp Center 46 Hình 2.8: Sơ đồ gia đình TLD 45 Hình 2.9: Khách sạn Hoàng Tử Shin Yokohama đơn vị TSD lắp đặt50 Hình 2.10: Khách sạn Cosima mặt cắt ngang LCD-PA 52 Hình 3.1: Mơ hình hệ thống kết cấu - TLCD 53 Hình 3.2 Các kết phi tuyến tuyến tính hóa tương đương .58 Hình 3.3 Lịch sử thời gian ứng với ξ = 75 59 Hình 4.1 : Mơ hình gió tĩnh tác động cầu Bãi Cháy 78 Hình 4.2: Biều đồ mối quan hệ ∆ - ξf (với µ = 3%; α = 0.7) 80 Hình 4.3: Biều đồ mối quan hệ ∆ - ξf (với µ = 4%,; α = 0.7) 81 Hình 4.4: Biều đồ mối quan hệ ∆ - ξf (với µ = 5%,; α = 0.7) 81 Hình 4.5: Biều đồ mối quan hệ ∆ - ξf (với µ = 2%,; α = 0.8) 82 Hình 4.6: Biều đồ mối quan hệ ∆ - ξf (với µ = 3%,; α = 0.8) 82 Hình 4.7: Biều đồ mối quan hệ ∆ - ξf (với µ = 4%,; α = 0.8) 83 Hình 4.8: Biều đồ mối quan hệ ∆ - ξf (với µ = 5%,; α = 0.8) 83 Hình 4.9: Biều đồ mối quan hệ ∆ - ξf (với µ = 2%,; α = 0.9) 84 Hình 4.10: Biều đồ mối quan hệ ∆ - ξf (với µ = 3%,; α = 0.9) 84 Hình 4.11: Biều đồ mối quan hệ ∆ - ξf (với µ = 4%,; α = 0.9) 85 Hình 4.12: Biều đồ mối quan hệ ∆ - ξf (với µ = 5%,; α = 0.9) 85 Hình 4.14: Biều đồ mối quan hệ ∆ - µ (với η = 0.9; α = 0.7) 86 Hình 4.15: Biều đồ mối quan hệ ∆ - µ (với η = 1; α = 0.7) 87 Hình 4.16: Biều đồ mối quan hệ ∆ - µ (với η = 1.1; α = 0.7) 87 Hình 4.17: Biều đồ mối quan hệ ∆ - µ (với η = 1.15; α = 0.7) 88 Hình 4.18: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – µ (với η = 0.85; α = 0.8) 88 -6- Hình 4.19: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – µ (với η = 0.9; α = 0.8) 89 Hình 4.20: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – µ (với η = 1; α = 0.8) 89 Hình 4.21: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – µ (với η = 1.1; α = 0.8) 90 Hình 4.22: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – µ (với η = 1.15; α = 0.8) 90 Hình 4.23: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – µ (với η = 0.85; α = 0.9) 91 Hình 4.24: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – µ (với η = 0.9; α = 0.9) 91 Hình 4.25: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – µ (với η = 1; α = 0.9) 92 Hình 4.26: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – µ (với η = 1.1; α = 0.9) 92 Hình 4.27: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – µ (với η = 1.15; α = 0.9) 93 Hình 4.28: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – η (với α = 0.7; ξf = 2%) 93 Hình 4.29: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – η (với α = 0.8; ξf = 2%) 94 Hình 4.30: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – η (với α = 0.9; ξf = 2%) 94 Hình 4.31: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – η (với α = 0.7; ξf = 4%) 95 Hình 4.32: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – η (với α = 0.8; ξf = 4%) 95 Hình 4.33: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – η (với α = 0.9; ξf = 4%) 96 Hình 4.34: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – η (với α = 0.7; ξf = 6%) 96 Hình 4.35: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – η (với α = 0.8; ξf = 6%)………………….97 Hình 4.36: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – η (với α = 0.9; ξf = 6%) 97 Hình 4.37: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 0.85; ξf = 2%) 98 Hình 4.38: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 0.9; ξf = 2%) 98 Hình 4.39: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 0.95; ξf = 2%) 99 Hình 4.40: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1; ξf = 2%) .99 Hình 4.41: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1.05; ξf = 2%) 100 Hình 4.42: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1.1; ξf = 2%) 100 Hình 4.43: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1.15; ξf = 2%) 101 -7- Hình 4.44: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 0.85; ξf = 4%) 101 Hình 4.45: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 0.9; ξf = 4%) 102 Hình 4.46: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 0.95; ξf = 4%) 102 Hình 4.47: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1; ξf = 4%) 103 Hình 4.48: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1.05; ξf = 4%) 103 Hình 4.49: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1.1; ξf = 4%) 104 Hình 4.50: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1.15; ξf = 4%) 104 Hình 4.51: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 0.85; ξf = 6%) 105 Hình 4.52: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 0.9; ξf = 6%) 105 Hình 4.53: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 0.95; ξf = 6%) 106 Hình 4.54: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1; ξf = 6%) 106 Hình 4.55: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1.05; ξf = 6%) 107 Hình 4.56: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1.1; ξf = 6%) 107 Hình 4.57: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1.15; ξf = 6%) 108 -8- LỜI CÁM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới PGS.TS Phạm Duy Hòa, người tận tình dẫn tơi suốt q trình tìm hiểu, nghiên cứu thực luận văn Tôi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới thầy, giáo mơn Cầu Cơng trình ngầm, trường Đại học Xây dựng dành thời gian góp ý giúp tơi hồn thiện luận văn Xin cảm ơn thầy giáo ThS Cù Việt Hưng, môn Cầu Cơng trình ngầm, trường Đại học Xây dựng cung cấp, chia sẻ nhiều thông tin quý báu Xin cảm ơn gia đình anh chị thư viện trường Đại học Xây dựng tạo điều kiện, động viên, giúp đỡ ngày tháng học tập nghiên cứu Vũ Quang Dũng -9- MỞ ĐẦU Thiết bị giảm chấn cột chất lỏng điều chỉnh (TLCD) lần đề xuất Sakai vào năm 1989 áp dụng chủ yếu cho nhà cao tầng kết cấu mảnh để làm giảm chuyển động ngang Thiết bị giảm chấn cột chất lỏng điều chỉnh loại thiết bị kiểm soát rung động dựa chuyển động khối chất lỏng thùng chứa để chống lại lực tác dụng bên ngồi làm tiêu tan lượng TLCD có lợi định so với loại thiết bị giảm chấn khác, chẳng hạn dễ dàng điều chỉnh tần số, xử lý dễ dàng, chi phí thấp, hình dạng tùy ý dễ dàng chế tạo để thích ứng với kết cấu khác nhau, … Vì thiết bị thích hợp để kiểm sốt rung động kết cấu lớn Phương trình tương tác kết cấu - TLCD có nguồn gốc từ việc nghiên cứu kết cấu tương tác cản Hệ thống kết hợp kết cấu - TLCD phi tuyến đặc trưng cản phi tuyến thiết bị giảm chấn cột chất lỏng điều chỉnh Sự tương tác TLCD với kết cấu kích thích điều hịa mặt lý thuyết nghiên cứu phạm vi tần số miền thời gian Phương pháp tuyến tính hóa tương đương sử dụng để phân tích hệ thống miền tần số Các phản ứng theo thời gian hệ thống thu thông qua giải pháp số dựa vào phương pháp Runge-Kutta-Fehlberg Sau đó, qua thí nghiệm dao động tự cưỡng bức, thực kết cấu khác thông số TLCD Mơ số dựa mơ hình thí nghiệm thực Sự ảnh hưởng thông số TLCD hiệu điều chỉnh nghiên cứu So sánh thực kết thí nghiệm mơ lý thuyết Các thí nghiệm cho kết kiểm tra tốt để phát triển mơ hình lý thuyết Có thể kết luận TLCD làm giảm chuyển động có hại cho kết cấu tháp cầu dây văng - 98 η = 0.85 ; ξ f = 2% ∆ 0.850 0.800 0.750 0.700 0.650 0.600 0.550 0.500 0.450 0.400 0.350 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.37: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 0.85; ξf = 2%) η = 0.9 ; ξ f = 2% ∆ 0.700 0.650 0.600 0.550 0.500 0.450 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.38: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 0.9; ξf = 2%) - 99 η = 0.95 ; ξ f = 2% ∆ 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 0.100 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.39: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 0.95; ξf = 2%) η = ; ξ f = 2% ∆ 0.150 0.125 0.100 0.075 0.050 0.025 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.40: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1; ξf = 2%) - 100 η = 1.05 ; ξ f = 2% ∆ 0.325 0.275 0.225 0.175 0.125 0.075 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.41: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1.05; ξf = 2%) η = 1.1 ; ξ f = 2% ∆ 0.500 0.450 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.42: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1.1; ξf = 2%) - 101 η = 1.15 ; ξ f = 2% ∆ 0.650 0.600 0.550 0.500 0.450 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.43: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1.15; ξf = 2%) η = 0.85 ; ξ f = 4% ∆ 0.800 0.750 0.700 0.650 0.600 0.550 0.500 0.450 0.400 0.350 0.300 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.44: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 0.85; ξf = 4%) - 102 η = 0.9 ; ξ f = 4% ∆ 0.650 0.600 0.550 0.500 0.450 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.45: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 0.9; ξf = 4%) η = 0.95 ; ξ f = 4% ∆ 0.450 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 0.100 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.46: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 0.95; ξf = 4%) - 103 η = ; ξ f = 4% ∆ 0.250 0.225 0.200 0.175 0.150 0.125 0.100 0.075 0.050 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.47: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1; ξf = 4%) η = 1.05 ; ξ f = 4% ∆ 0.375 0.325 0.275 0.225 0.175 0.125 0.075 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.48: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1.05; ξf = 4%) - 104 η = 1.1 ; ξ f = 4% ∆ 0.500 0.450 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.49: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1.1; ξf = 4%) η = 1.15 ; ξ f = 4% ∆ 0.650 0.600 0.550 0.500 0.450 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.50: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1.15; ξf = 4%) - 105 η = 0.85 ; ξ f = 6% ∆ 0.800 0.750 0.700 0.650 0.600 0.550 0.500 0.450 0.400 0.350 0.300 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.51: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 0.85; ξf = 6%) η = 0.9 ; ξ f = 6% ∆ 0.650 0.600 0.550 0.500 0.450 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.52: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 0.9; ξf = 6%) - 106 η = 0.95 ; ξ f = 6% ∆ 0.450 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 0.100 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.53: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 0.95; ξf = 6%) η = ; ξ f = 6% ∆ 0.325 0.300 0.275 0.250 0.225 0.200 0.175 0.150 0.125 0.100 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.54: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1; ξf = 6%) - 107 - η = 1.05 ; ξ f = 6% ∆ 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 0.100 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.55: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1.05; ξf = 6%) η = 1.1 ; ξ f = 6% ∆ 0.500 0.450 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.56: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1.1; ξf = 6%) - 108 η = 1.15 ; ξ f = 6% ∆ 0.600 0.550 0.500 0.450 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 α µ = 2% µ = 3% µ = 4% µ = 5% Hình 4.57: Biểu đồ mối quan hệ ∆ – α (với η = 1.15; ξf = 6%) 4.3 Kết luận chương Ảnh hưởng tỷ số tần số dao động riêng tần số dao động riêng TLCD tần số dao động riêng tháp ( η = ωf/ωS ), tỷ số chiều dài chiều dài theo phương ngang cột chất lỏng chiều dài toàn cột chất lỏng ( α = b/l ) tỷ số khối lượng khối lượng TLCD khối lượng tháp ( µ = mf/MS ) tỷ số chuyển vị hiệu dụng chuyển vị hiệu dụng tháp có lắp TLCD chuyển vị hiệu dụng tháp không lắp TLCD ( ∆ ), thể hình 4.2 – 4.57 Ta thấy tỷ số khối lượng µ tăng hiệu giảm chấn tăng lên thể rõ hình 4.13 – 4.57 Nhưng tỷ số khối lượng µ tăng tới giá trị định tỷ số khối lượng µ lớn kích thước TLCD lớn, khơng thể bố trí TLCD kích thước tháp cầu dây văng cố định Trong đề tài này, mục đích tơi phân tích hiệu tỷ số khối lượng µ, tỷ số chiều dài α tỷ số tần - 109 - số dao động riêng η việc giảm dao động cho tháp cầu dây văng nên không theo hướng xác định tỷ số khối lượng µ tối đa Ngồi ra, ta nhận thấy tỷ số chiều dài α ảnh hưởng nhiều đến việc giảm dao động cho tháp cầu dây văng, thể rõ ràng hình 4.37 – 4.57 Tỷ số chiều dài α tăng đến giá trị giới hạn đó, tỷ số chiều dài α lớn kích thước b l TLCD tăng lên, việc bố trí TLCD tháp cầu trở lên phức tạp tăng chi phí Tỷ số tần số dao động riêng η hiệu khoảng 0.95 – 1.05 Từ kết tính tốn cho thấy yếu tố phi tuyến hệ nhỏ (tỷ số cản TLCD ξf < 6%) làm thay đổi lớn hiệu giảm chấn Do việc áp dụng phương pháp tuyến tính hóa Caughey toán đáng tin cậy Ảnh hưởng độ mở van thông (hay hệ số tổn thất cột áp ξ) hiệu giảm dao động cho tháp cầu dây văng nhạy Do đó, cần điều chỉnh độ mở van thông rải hẹp điều chỉnh dao động tháp cầu dây văng - 110 - KẾT LUẬN Mục đích luận văn phân tích hiệu thiết bị giảm chấn cột chất lỏng điều chỉnh TLCD việc giảm dao động tháp cầu dây văng Luận văn trình bày tổng quan TLCD loại giảm chấn khác, lịch sử phát triển TLCD nước Việt Nam, hướng nghiên cứu thời gian gần đây, cải tiến cấu tạo, phương pháp giải tối ưu hóa thông số giảm chấn TLCD Chương luận văn đề cấp đến tác động gió lên cơng trình cầu dây văng Chương luận văn đề cập tới biện pháp nâng cao ổn định khí động cho tháp cầu dây văng cơng trình dân dụng sân bay, văn phịng, khách sạn … Chương luận văn tác giả trình bày trình thiết lập phương trình dao động hệ kết cấu – TLCD Chương 4, tác giả sâu vào phân tích hiệu thiết bị giảm chấn cột chất lỏng điều chỉnh TLCD thông qua phân tích tỷ số chuyển vị hiệu dụng chuyển vị hiệu dụng tháp cầu dây văng có thiết bị TLCD trường hợp khơng có thiết bị TLCD Qua kết tính tốn, tác giả nhận thấy hiệu giảm chấn tốt mở nhiều hướng nghiên cứu tương lai Tuy có nhiều cố gắng, luận văn không tránh khỏi thiếu sót Do thời gian có hạn đề tài chủ yếu thiên tính tốn lý thuyết, chưa có điều kiện thí nghiệm thực tế nên cịn nhiều hạn chế - 111 - TÀI LIỆU THAM KHẢO GS TS Đặng Hùng Thắng (2007), Quá trình ngẫu nhiên tính tốn ngẫu nhiên, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội Lê Đình Tâm, Phạm Duy Hịa (2001), Cầu dây văng, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật PGS TS Phạm Duy Hòa (2009), giảng Tác động gió cơng trình cầu PGS TS Trần Viết Liên, GS TSKH Nguyễn Đăng Bích (2006), Phân vùng áp lực gió lãnh thổ Việt Nam phục vụ xây dựng, Hội thảo khoa học lần – Viện Khí tượng Thủy văn Tiêu chuẩn Việt Nam (1995), TCVN 2737-1995, Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế, Nhà xuất Xây dựng Tiêu chuẩn Việt Nam (1999), TCXD 229-1999, Chỉ dẫn tính tốn thành phần động tải trọng gió - TCVN 2737-1995, Nhà xuất Xây dựng Adrian Y J Won, Jose A Pirest and Medhat A Harount (1997), Performance assessment of tuned liquid column dampers under random seismic, United States Air Force Academy, CO 80840, U.S.A.; tuniversity of California, Irvine, CA 92717 U.S.A., ht J Non-Lznear Mechanics, Vol 32, No 4, pp 745-758 Anooshirvan Farshidianfar, and Pouria Oliazadeh (2010), Vibration control of super tall buldings by tuned liquid column damper, Cairo Bharadwaj Nanda (2010), Application of tuned liquid damper for controlling structural vibration, National Institute of Technology, Rourkela 10 Fahim Sadek, Bijan Mohraz, and H S Lew (1996), Single and multiple tuned liquid column dampers for seismic application, building and fire research laboratory national institute of standards and technology Gaithersburg, Maryland 20099 11 John D Holmes (2004), Wind Loading of Structures, This edition published in the Taylor & Francis e-Library - 112 - 12 Jong-Cheng Wu (2005), Experimental Calibration and Head Loss Prediction of Tuned Liquid Column Damper, Department of Civil Engineering, Tamkang University, Tamsui, Taiwan 251, R.O.C 13 S.D Xue, J.M Ko, Y.L Xu (1999), Tuned liquid column damper for suppressing pitching motion of Structures, Engineering Structures 23 (2000) 1538-1551 14 P Mendis, T Ngo, N Haritos, A Hira, B Samali, J Cheung (2007), Wind Loading on Tall Buildings, EJSE Special Issue: Loading on Structures 15 Ray W Clough, Joseph Penzien (1995), Dynamics of Structures, second edittion, McGrow Hill, inc 16 Swaroop K Yalla, Ahsan Kareem (2000), Optimum absorber parameters for tuned liquid column dampers, Journal of Structural Engineering, Vol 126, No 17 Swaroop K Yalla, Ahsan Kareem (2003), Semiactive Tuned Liquid Column Dampers: Experimental Study, Journal of Structural Engineering, Vol 129, No 18 Toshio Miyata (2003), Historical view of long-span bridge aerodynamics, Department of Civil Engineering, Yokohama National University (2003), Yokohama 240-8501, Japan, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 91 (2003) 1393–1410.18 ... tài luận văn: Nghiên cứu ứng dụng thiết bị giảm chấn cột chất lỏng điều chỉnh cho tháp cầu dây văng Lý chọn đề tài: - Thiết bị giảm chấn cột chất lỏng điều chỉnh (TLCD) loại thiết bị kiểm soát... giảm dao động tháp cầu dây văng Đối tượng phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu ảnh hưởng thông số thiết bị giảm chấn cột chất lỏng điều chỉnh việc giảm dao động tháp cầu dây văng; - Nghiên cứu mối tương... Giảm chấn chất lỏng điều chỉnh (TLDs) 47 2.5.4 Các ứng dụng giảm chấn chất lỏng điều chỉnh 49 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH DAO ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ GIẢM CHẤN CỘT CHẤT LỎNG ĐIỀU CHỈNH TLCD