Nghiên cứu cấu tạo bản giảm tải cùng tham gia làm việc với hệ kết cấu cầu khi xét đến ảnh hưởng của khối lượng đất nền

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN PHƯƠNG NGHIÊN CỨU CẤU TẠO BẢN GIẢM TẢI CÙNG THAM GIA LÀM VIỆC VỚI HỆ KẾT CẤU CẦU KHI XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA KHỐI LƯỢNG ĐẤT NỀN Chuyên ngành: Mã số: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng 85.80.205 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng - 2019 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Hoàng Phương Hoa Phản biện 1: GVC TS Nguyễn Lan Phản biện 2: TS Trần Đình Quảng Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chun ngành KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 24 tháng 11 năm 2019 Có thể tìm hiểu Luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa; - Thư viện Khoa Xây dựng Cầu Đường, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Lún đường đầu cầu chuyện diễn phổ biến, xử lý không ổn, vấn đề phức tạp khó khăn, địi hỏi kết hợp chặt chẽ kiến thức khoa học kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm thiểu tối đa cố, hư hỏng cơng trình phải xây dựng đất yếu Trong thực tế, có nhiều biện pháp xử lý độ lún đường đầu cầu nghiên cứu áp dụng Một biện pháp sử dụng giảm tải Tuy nhiên, biện pháp dùng giải pháp cấu tạo giảm tải đặt nghiêng góc 10% phần đất đắp đường đầu cầu Với Luận văn: “Nghiên cứu cấu tạo giảm tải tham gia làm việc với hệ kết cấu cầu xét đến ảnh hưởng khối lượng đất nền”, tác giả coi giảm tải làm việc với kết cấu cầu có kể đến ảnh hưởng khối lượng đất đắp đường đầu cầu MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu, tính tốn chuyển vị hệ kết cấu cầu dầm giản đơn coi giảm tải đường đầu cầu nhịp dẫn hệ kết cấu nghiên cứu ảnh hưởng số thông số giảm tải đến chuyển vị hệ kết cấu cầu dầm đơn giản ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU a Đối tượng nghiên cứu Bản giảm tải tham gia làm việc với kết cấu cầu có xét ảnh hưởng khối lượng đất nền; Nghiên cứu tính tốn chuyển vị kết cấu nhịp thay đổi tham số như: góc nghiêng, chiều dày giảm tải tốc độ xe chạy vào khỏi cơng trình cầu b Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu giảm tải đường đầu cầu; đánh giá việc sử dụng giảm tải chống lún làm việc với kết cấu cầu có xét ảnh hưởng khối lượng đất đường đầu cầu Bà Phó tuyến số thị xã Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thu thập, biên dịch tài liệu có liên quan Nghiên cứu, đánh giá giải pháp chống lún đường đầu cầu sử dụng Trà Vinh Sử dụng phương pháp điều tra, thu thập số liệu thực nghiệm cầu giảm tải để thống kê, đánh giá trạng, phân tích, kiểm chứng Từ nghiên cứu đề xuất giải pháp cải tạo, xây dựng Sử dụng chương trình tính tốn nhóm nghiên cứu tài liệu tham khảo để tính tốn chuyển vị hệ kết cấu cầu NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI Xác định giá trị chuyển vị, nội lực hệ kết cấu để đánh giá hiệu biện pháp cấu tạo độ dốc dọc kết cấu nhịp kết hợp thay đổi độ dốc giảm tải đường đầu cầu; Xét giảm tải toán động lực học kết cấu dầm chịu tải trọng di động có xét đến thơng số khối lượng Từ xác định thông số đất cấu tạo giảm tải để giúp nhà thiết kế có thêm sở để lựa chọn kết cấu nhịp giảm tải đường đầu cầu CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN Chương I - Tổng quan tượng lún đường đầu cầu Chương II - Nghiên cứu tính tốn giảm tải tham gia làm việc tương tác với đất Chương III - Nghiên cứu giả định kết cấu cầu, biểu đồ chuyển vị kết cấu nhịp cầu CHƯƠNG I TỔNG QUAN HIỆN TƯỢNG LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG Sự cố lún đường đầu cầu tượng phổ biến cơng trình cầu khơng Việt Nam mà nước phát triển giới Tổng hợp điều tra, nghiên cứu Mỹ cho thấy có 25% số 600.000 cầu có tượng lún đường dẫn sau mố Tuy nhiên, cần lưu ý nước phát triển cố xảy với mức độ thấp thời gian bắt đầu xuất lâu không xảy năm cơng trình đưa vào khai thác số dự án nước ta 1.2 TỔNG QUAN HIỆN TƯỢNG LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU Trong năm qua, nhiều cơng trình cầu nước ta bị cố lún đường dẫn đầu cầu, chí số cơng trình bị lún q trình thi công, số lớn khác bị lún sau thời gian đưa vào khai thác sử dụng Sự cố lún đường dẫn đầu cầu gây hậu nghiêm trọng, nhiều cơng trình bị kéo dài thời gian xây dựng lún đường dẫn đầu cầu xảy q trình thi cơng Những cơng trình đưa vào khai thác sử dụng bị lún gây khó chịu cho người tham gia giao thơng, chí an tồn giao thông, gây gián đoạn vận hành Việc khắc phục cố địi hỏi phải có thời gian, chi phí lớn Hiện đoạn đường dẫn đầu cầu thường đắp cao có tiêu chuẩn độ lún thấp độ lún cho phép cơng trình cầu, dẫn đến khu vực đường đầu cầu thường lún không đều, ổn định, đồng thời xảy lún không phận đường kết cấu cầu Hình 1.1 Lún lệch đường đầu cầu tuyến số thị xã Duyên Hải Việc lún lún không đường đầu cầu đất yếu gây ảnh hưởng không tốt cơng trình giao thơng Lún khơng đoạn đường đắp cao thay đổi cao độ đột ngột khu vực mố cầu, tạo thành điểm gãy vị trí tiếp giáp cầu đường nguyên nhân giảm lực thông hành, gây cảm giác khó chịu cho người tham gia giao thơng, phát sinh tải trọng xung kích, tốn kinh phí cho cơng tác tu bảo dưỡng đường gây an tồn giao thơng 1.3 CƠNG NGHỆ XỬ LÝ LÚN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 1.3.1 Khái niệm đất yếu Đất yếu loại đất có sức chịu tải nhỏ, khơng đủ độ bền, biến dạng lớn loại đất không sử dụng cơng trình xây dựng Theo tiêu chuẩn ngành giao thông vận tải 22TCN 262-2000 tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXD 245-2000 đất yếu định nghĩa tiêu lý trạng thái tự nhiên; Theo nước giới (châu Âu, châu Mỹ) đất yếu định nghĩa theo sức kháng cắt khơng nước Su trị số xuyên tiêu chuẩn N 1.3.2 Một số đặc điểm đất yếu 1.3.3 Một số giải pháp công nghệ xử lý lún đường đ ầ u cầu sử dụng phổ biến xây dựng cơng trình giao thơng a Phương pháp xử lý đất yếu cọc cát b Phương pháp thay đất c Phương pháp gia tải nén trước d Giải pháp vải địa kỹ thuật e Giải pháp sàn giảm tải 1.3.4 Một số giải pháp công nghệ xử lý lún đường đ ầu cầu sử dụng phổ biến xây dựng cơng trình giao thơng a Giải pháp cọc đất - xi măng b Giải pháp sử dụng cống hộp cống tròn thay phần đường đắp đầu cầu 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG I Để làm sở đề xuất giải pháp thiết kế, trước tiên cần phải tính tốn đánh giá mức độ ổn định diễn biến độ lún trường hợp đắp trực tiếp đất yếu (không áp dụng biện pháp xử lý khác) Nếu kết tính tốn cho thấy khơng đảm bảo yêu cầu tiêu chuẩn đề xuất phương pháp xử lý cho đoạn Trước hết phương án đơn giản (kể phương án thay đổi kích cỡ đắp chiều cao độ dốc mái ta luy), đưa phương án kết hợp đồng thời số giải pháp trên, giải pháp kéo dài cầu dẫn qua vùng đất yếu, làm sàn giảm tải Đối với phương án đề xuất lại phải tính tốn đánh giá ổn định lún thơng qua tính tốn, phân tích so sánh kinh tế kỹ thuật cách toàn diện để lựa chọn giải pháp áp dụng Khi phân tích nên xét đến ảnh hưởng gây lún đắp cơng trình nhân tạo có Trong trường hợp cần phải tận dụng hết thời gian thi công cho phép: Đắp đất yếu phải khởi công sớm cần thiết cho phép kéo dài tối đa tới kỳ hạn cuối tiến độ chung chia làm nhiều đợt đắp, vừa đắp vừa chờ cố kết Trong q trình thi cơng thực tế, phải xem xét kết theo dõi hệ thống quan trắc, so sánh với yêu cầu khống chế ổn định biến dạng để kịp thời điều chỉnh lại tốc độ đắp cần thiết, đồng thời điều chỉnh giải pháp thiết kế theo hướng có lợi kinh tế - kỹ thuật so với thiết kế ban đầu Đặc biệt phải dựa vào quan trắc lún thực để dự báo lún cố kết lại định thời điểm thi cơng hạng mục cơng trình có liên quan đến yêu cầu khống chế lún đắp đất yếu CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN BẢN GIẢM TẢI THAM GIA LÀM VIỆC TƯƠNG TÁC VỚI ĐẤT NỀN 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG Mục đích nghiên cứu Chương II đánh giá độ lún lệch đường đầu cầu kết cấu nhịp cầu thông qua hai giải pháp đề xuất “Thiết kế kết cấu nhịp giảm tải” “Nghiên cứu tính tốn giảm tải làm việc tương tác với đất xét đến ảnh hưởng khối lượng đất nền” 2.2 THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP GIẢM TẢI “Thiết kế kết cấu nhịp giảm tải” cách đặt dầm với góc nghiêng lớn so với (đặt dầm nằm ngang đặt nghiêng để tạo độ dốc dọc đảm bảo nước từ 1÷2%) Với việc làm chiều cao đất đắp đường đầu cầu giảm đáng kể, góp phần giảm thiểu tình trạng lún đường đầu cầu Theo khảo sát, phần lớn nước giới, cầu vượt sơng thường vượt tồn bộ, kéo dài cầu đến hết cao độ đường nên rút ngắn độ cầu Điều giảm tối đa đắp đất, tôn cao đường giảm thiểu mức thấp tình trạng lún đường đầu cầu Cịn với nước ta, kinh phí hạn hẹp, nhiều cầu phải rút ngắn độ nên vị trí tiếp giáp đường cầu có phải đắp cao tới (7÷8)m Với độ cao này, giải pháp chống lún đạt hiệu tối đa Bên cạnh đó, đặt dầm với góc nghiêng lớn cịn có mục đích làm cho độ cứng đường kết cấu nhịp thay đổi cách hài hòa Hiệu đánh giá qua thơng số độ lệch chuyển vị góc xoay giảm tải kết cấu nhịp 2.3 NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN BẢN GIẢM TẢI LÀM VIỆC TƯƠNG TÁC VỚI ĐẤT NỀN Để giảm tối đa chênh lệch độ cứng hai vùng mố cầu đường dẫn người ta thường sử dụng dẫn đầu cầu, dẫn đóng vai trị kết cấu chuyển tiếp cầu (lún khơng lún) đường dẫn (lún từ đến nhiều đơi đáng kể) Tuy nhiên, vài cơng trình khảo sát thiết kế dẫn không đạt mục tiêu Bản dẫn thiết kế dài (4÷6)m với chiều dày thường (20÷30)cm, bố trí cốt thép mảnh không chịu tác động tải trọng Kết dẫn bị nứt vỡ, kéo theo tồn phần đường dẫn vị trí tiếp giáp cầu đường bị lún sụt Trong nghiên cứu này, ta xét giảm tải đất làm việc kết cấu dầm đặt động lực học có xét đến khối lượng đất Từ ta thiết kế giảm tải để đáp ứng vai trò kết cấu 2.4 MƠ HÌNH TỔNG QT BÀI TỐN Trong nghiên cứu này, mơ hình tốn đặt hệ kết cấu nhịp mố cầu làm việc với giảm tải, Hình 2.1: Nhịp Nhịp Nhịp Nhịp Nhịp Nhịp Nhịp Hình 2.1 Mơ hình cầu sử dụng giảm tải kết cấu nhịp cầu Hệ kết cấu nhịp gồm: nhịp giản đơn, nhịp kết cấu giảm tải khác trước hai nhịp coi 10 Kbeam 0 0  0 0 12 6l −12 6l   2 EI 0 6l 4l −6l 2l  =   0 0  l 0 0 −12 −6l 12 −6l    2 0 6l 2l −6l 4l  (2.2) Ma trận chuyển từ hệ tọa độ địa phương sang hệ tọa độ tổng thể, với  góc nghiêng dầm: 0 0  cos  sin   − sin  cos  0 0    0 0 0 Te =  (2.3)  0 cos  sin     0 − sin  cos     0 0   b Ma trận khối lượng 1 3  0   0  ' M e = Te  (   A  l )   1 6  0   0  0 13 35 11l 210 11l 210 l2 105 0 70 −13l 420 13l 420 −l 140 0 0 70 13l 420 13 35 −11l 210    −13l  420   −l  140   + Te   −11l   210  l2   105  (2.4) 11 2.6 BÀI TOÁN DẦM TRÊN NỀN ĐỘNG LỰC HỌC (BÀI TOÁN BẢN GIẢM TẢI) 2.6.1 Mơ hình tốn giảm tải Xét kết cấu giảm tải làm việc tương tác với đất theo mơ hình kết cấu dầm Euler-Bernoulli có chiều dài L , chiều cao tiết diện h , mô đun đàn hồi E mật độ khối  động lực học Kết cấu dầm rời rạc thành n phần tử có chiều dài l , phần tử có hai nút ij , nút có hai bậc tự gồm có chuyển vị thẳng chuyển vị góc xoay, thể Hình 2.3 Hình 2.3 Mơ hình phần tử dầm động lực học 2.6.2 Thông số ảnh hưởng khối lượng Từ phương trình mơ tả ứng xử mơ hình chịu tải trọng cho thấy rằng, phần gia tải không gia tải làm việc liên tục tương tác lò xo thơng qua lớp chịu cắt bên Mơ hình xét đến làm việc khối lượng đất nền, khối lượng đất có ảnh hưởng định đến đặc trưng ứng xử động lực học kết cấu bên Mặt khác, mơ hình động lực học xét đến ảnh hưởng yếu tố chiều sâu Từ cho thấy rằng, mơ hình động lực học mơ tả gần giống chất thật đất bao quát cho tốn tĩnh động số mơ hình phân tích ứng xử kết cấu có 12 2.6.3 Các ma trận đặc trưng phần tử dầm a Ma trận độ cứng K e, B =  B E B dV T b (2.5) Ve T K e, B = 0  Nw, B k  Nw, B dx l w T K e, B = 0  Ns, B ks  Ns , B dx l s (2.6) (2.7) b Ma trận khối lượng Me,B =  Nw,B  Nw,B dV b T (2.8) Ve l Me, B =  Nw, B mNw, B dx F T (2.9) c Ma trận cản Cản nhớt mơ hình động lực học bỏ qua, không xét đến phạm vi nghiên cứu 2.7 PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CHUYỂN ĐỘNG Trong trường hợp bỏ qua cản kết cấu không chịu tác động tải trọng, phương trình vi phân dao động riêng kết cấu thể sau MU + K U = 0 (2.10) Từ đó, đặc trưng động học kết cấu động lực học xác định từ phương trình trị riêng, cho det K  −  M  = (2.11) đó:  tần số dao động riêng hệ 13 2.8 PHƯƠNG PHÁP TÍCH PHÂN SỐ 2.8.1 Phương pháp tích phân Newmark Ý tưởng phương pháp từ giá trị nghiệm biết thời điểm i suy giá trị i + giả thiết khác biến thiên gia tốc bước thời gian Bằng cách xấp xỉ biến thiên gia tốc bước thời gian, thông qua phép tích phân từ phương trình gia tốc biểu thức vậc tốc chuyển vị bước thời gian xác định 2.8.2 Thuật toán giải phương trình chuyển động BẮ T ĐẦU KHAI BÁ O CÁ C THÔ NG SỐ MÔ HÌNH BÀI TOÁN THIẾ T LẬ P CÁ C MA TRẬN [M], [K] CHỌ N BƯỚ C THỜ I GIAN PHÂN TÍCH : ĐẶ T ĐIỀ U KIỆ N BAN ĐẦU {u} ={u} ={u} =0 i=1 TÍNH [M]eff, {P}eff : TÍNH CÁ C GIÁ TRỊ {u}i+1, {u}i+1, VÀ {u}i+1 THIẾ T LẬ P VÉ C TƠ TẢI {F}i+1 TÍNH LẠI [M]eff, {P}eff i = n-1 - i = i+1 + KEÁ T THÚC Hình 2.4 Sơ đồ thuật tốn phân tích ứng xử động hệ kết cấu 14 2.9 KIỂM CHỨNG MƠ HÌNH TÍNH TỐN Hình 2.5 Chuyển vị đứng dầm theo thời gian: ( -) kết từ chương trình (o) kết báo Yang YB Từ ví dụ kiểm chứng với kết tính tốn cơng bố tác giả khác với loại kết cấu ta thấy kết khảo sát tương đối xác Từ khẳng định dùng chương trình tính nhóm nghiên cứu xây dựng ngơn ngữ lập trình Matlab có độ xác định áp dụng nghiên cứu trường hợp khác phức tạp mà giải việc tính tốn “thủ cơng” trước 2.10 KẾT LUẬN CHƯƠNG II Chương trình bày nội dung lý thuyết sau: - Trình bày sở lý thuyết để đánh giá độ lún lệch đường đầu cầu kết cấu nhịp cầu thông qua hai giải pháp “Thiết kế kết cấu nhịp giảm tải” “Nghiên cứu tính tốn giảm tải làm việc tương tác với đất nền” - Xây dựng sơ đồ tính tốn kết cấu dầm động lực học toán kết cấu dầm động lực học chịu tải trọng di động Thông số đặc trưng nền, kết cấu, tải trọng,… ảnh hưởng đến lời giải hệ kết cấu dầm nhận dạng Dựa phương 15 pháp phần tử hữu hạn với phần tử dầm Euler-Bernoulli, ma trận tính chất phần tử hệ thiết lập Từ đó, phương trình chuyển động hệ kết cấu chịu tác dụng dạng tải trọng lực di động khối lượng di động thiết lập dựa nguyên lý cân động - Sau cùng, lựa chọn phương pháp giải thiết lập thuật toán để giải phương trình chuyển động Phương pháp tích phân số Newwmark phân tích đánh giá sơ lược hiệu quả, từ lựa chọn mơ hình hóa sơ đồ thuật tốn để giải phương trình vi phân động lực học hệ kết cấu dầm chịu dạng tải trọng di động Đồng thời, tính tốn dựa ngơn ngữ lập trình Matlab để tự động hóa bước tính tốn trường hợp phân tích Các nội dung đạt làm sở cho phần phân tích số mơ hình giả định để khảo sát ảnh hưởng khối lượng lên ứng xử động hệ kết cấu cầu bên trên, nội dung nghiên cứu lý thuyết Luận văn để áp dụng vào mơ hình giả định 16 CHƯƠNG III NGHIÊN CỨU GIẢ ĐỊNH KẾT CẤU CẦU, CÁC BIỂU ĐỒ CHUYỂN VỊ CỦA KẾT CẤU NHỊP CẦU 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG Mục đích Chương III tiến hành nghiên cứu nội dung giả định Luận văn để xác định ảnh hưởng khối lượng lên hệ kết cấu bên 3.2 MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU Mơ hình nghiên cứu thực với cơng trình cầu Bà Phó tuyến số 1, thị xã Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh Cơng trình cầu thiết kế với quy mô vĩnh cữu, tần suất lũ thiết kế P=1%, sông thông thuyền cấp IV, kết cấu nhịp sử dùng dầm I bê tông cốt thép dự ứng lực căng sau nhịp 38m Nghiên cứu mô ứng xử động hệ kết cấu nhịp giảm tải (BGT) động lực học xem xét với thơng số đặc trưng như: góc nghiêng kết cấu nhịp, vận tốc xe chạy, khối lượng riêng đất nền, chiều dày giảm tải Điều giúp làm bật thêm số yêu cầu, nội dung tính tốn giảm tải mà Quyết định số 3095/QĐ-BGTVT ngày 07/10/2013 Bộ Giao thông vận tải quy định cấu tạo, chiều dày mô hình tính giảm tải Kết tính tốn từ chương trình tính dựa ngơn ngữ lập trình Matlab, cho tải trọng động thiết kế (xe tải HL-93) qua kết cấu nhịp cầu với mục đích thể ứng xử hệ kết cấu cầu có sử dụng giảm tải tham gia làm việc có kể đến tương tác khối lượng đất 17 3.3 TRƯỜNG HỢP I: Khi thay đổi vận tốc xe chạy Giới thiệu chuyển vị dầm giữ ngun thơng số góc nghiêng nhịp (3%), trọng lượng riêng đất (16kN/m3 ), chiều dày BGT (0,2m), thay đổi vận tốc xe chạy từ 40, 80 đến 90km/h Hình 3.1 Chuyển vị đứng nút nhịp V=40km/h Bảng 3.1 Chuyển vị đứng nút nhịp vận tốc thay đổi (mm) Vận tốc (Km/h) NHỊP 40 50 60 70 80 90 -0.990 -0.876 -0.899 -0.977 -1.011 -0.988 NHỊP -4.232 -4.210 -4.047 -3.816 -3.557 -3.299 Nhận xét: ▪ Đối với giảm tải làm việc tương tác với đất vận tốc xe chạy tăng đến 80km/h chuyển vị đứng nút nhịp BGT tăng, đạt giá trị lớn V=80km/h, sau chuyển vị đứng nút nhịp giảm dần (hiện tượng xe lướt bề mặt BGT) ▪ Đối với dầm cầu vận tốc xe chạy tăng chuyển vị đứng nút nhịp giảm, tượng xe lướt bề mặt dầm cầu 18 3.4 TRƯỜNG HỢP II: Khi thay đổi trọng lượng riêng đất Tính tốn mơ hình giữ ngun thơng số chiều dày giảm tải (0,2m), vận tốc xe chạy (40km/h), thay đổi trọng lượng riêng đất từ 16, 18 đến 20kN/m3 Hình 3.2 Chuyển vị đứng nút nhịp thay đổi 𝛒 từ (16÷20)kN/m3 Bảng 3.2 Chuyển vị đứng nút nhịp trọng lượng riêng thay đổi Trọng lượng riêng (KN/m3 ) 16 18 20 -0.972 -0.969 -0.966 NHỊP (Bản giảm tải) (mm×10-4 ) Nhận xét: ▪ Khi trọng lượng riêng đất đắp đường đầu cầu tăng (sử dụng loại đất đắp khác nhau) chuyển vị đứng nút nhịp giảm tải giảm, chứng tỏ đất có tham gia làm việc với giảm tải 19 3.5 TRƯỜNG HỢP III: Khi thay đổi chiều dày giảm tải Trường hợp giữ nguyên thông số vận tốc xe chạy (40km/h), trọng lượng đất (16kN/m3 ), thay đổi chiều dày giảm tải từ 0,20m đến 0,22m đến 0,25m Hình 3.3 Chuyển vị đứng nút nhịp h BGT thay đổi từ (0,20÷0,25)m Bảng 3.3 Chuyển vị đứng nút nhịp (bản giảm tải) Chiều dày hB G T (m) 0.20 0.22 0.25 -0.990 -0.797 -0.665 NHỊP (Bản giảm tải) (mm) Nhận xét: ▪ Khi chiều dày giảm tải tăng chuyển vị đứng nút nhịp giảm tải giảm Do cần xác định lực tác dụng lên giảm tải để thiết kế cho phù hợp với tải trọng tác động 20 3.6 TRƯỜNG HỢP IV: Khi thay đổi góc nghiêng dầm Trường hợp giữ nguyên thông số vận tốc xe chạy (40km/h), trọng lượng riêng đất (16kN/m3 ), chiều dày giảm tải (0,2m), thay đổi góc nghiêng dầm cầu từ đến 5% Hình 3.4 Chuyển vị đứng nút nhịp độ dốc thay đổi từ (3÷5)% Bảng 3.4 Kết chuyển vị thay đổi độ dốc nhịp (dầm cầu số 1) Góc nghiêng dầm (%) Chuyển vị đứng nút nhịp 3.00 4.00 5.00 -4.235 -4.232 -4.228 -3.336 -3.335 -3.333 3.5291 3.5292 3.5293 7.061 7.062 7.063 (mm) Chuyển vị góc xoay nút đầu nhịp (rad×10-4 ) Chuyển vị góc xoay nút đầu BGT (rad×10-4 ) Chuyển vị góc xoay nút cuối BGT (rad×10-4 ) 21 Nhận xét: ▪ Khi thay đổi góc nghiêng nhịp từ (3÷5)% chuyển vị đứng thân nhịp giảm dần Trong độ lớn chuyển vị góc xoay nhịp lại giảm, nhịp tăng, điều làm cho độ lệch góc xoay nhịp nhịp giảm Do việc tăng góc nghiêng nhịp có ảnh hưởng tới độ lún đường đầu cầu, giúp cho phương tiện hành khách vào cầu êm thuận 3.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG III Chương thực số kết số từ phần nghiên cứu lý thuyết chương II, nhận xét sau: - Khảo sát ảnh hưởng thơng số: góc nghiêng kết cấu nhịp, vận tốc xe chạy, trọng lượng riêng đất nền, chiều dày giảm tải đến kết cấu nhịp cầu, đặc biệt quan tâm thông số trọng lượng riêng đất đến đặc trưng động lực học hệ kết cấu Kết cho thấy ảnh hưởng, chứng tỏ đất có tham gia làm việc với giảm tải tức làm làm tăng khối lượng tham gia dao động có dẫn chứng để áp dụng Quyết định số 3095/QĐBGTVT ngày 07/10/2013 Bộ Giao thông vận tải quy định cấu tạo, chiều dày mơ hình tính giảm tải - Phân tích số ảnh hưởng khối lượng lên đáp ứng động kết cấu cầu chịu tải trọng di động Với nhiều tình đầu vào khảo sát, kết cho thấy ảnh hưởng khối lượng đáng kể so với trường hợp không xét khối lượng Ứng với đặc trưng hệ kết cấu, tải thơng số độ cứng nền, phần lớn kết phản ứng động hệ tăng lên làm cho hệ kết cấu trở nên bất lợi 22 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Hiện tượng lún đường dẫn đầu cầu vấn đề nan giải cơng trình giao thơng hạ tầng kết cấu, thu hút quan tâm nhiều nghiên cứu nước liên tục từ trước đến Phần đất bên tốn thường có ứng xử phức tạp việc lựa chọn mơ hình có ảnh hưởng đáng kể đến ứng xử động kết cấu bên Luận văn sử dụng mô hình động lực học để nghiên cứu; mơ hình có xét đến ảnh hưởng khối lượng trình dao động Phương pháp nghiên cứu Luận văn bao gồm thiết lập sở lý thuyết cho mơ hình kết cấu nhịp cầu nghiên cứu giả định với cơng trình thực tế Kết từ Luận văn sơ lược sau: a Luận văn xây dụng sơ đồ thuật tốn tính toán toán động lực học kết cấu dầm “động lực học” phương pháp phần tử hữu hạn thiết lập phương trình chuyển động hệ dựa nguyên lý cân động hệ kết cấu Ngơn ngữ lập trình Matlab ứng dụng để giải toán ứng xử động kết cấu dầm; b Luận văn sử dụng biện pháp cấu tạo độ dốc dọc kết cấu nhịp kết hợp thay đổi độ dốc giảm tải đường đầu cầu Kết nghiên cứu cho thấy chuyển vị hệ kết cấu giảm đáng kể làm giảm nội lực kết cấu; c Đồng thời, Luận văn xây dựng chương trình tính tốn cho tốn phân tích ứng xử động lực học kết cấu giảm tải có xét đến ảnh hưởng khối lượng Kết nghiên 23 cứu giới thiệu ứng xử kết cấu giảm tải thay đổi: vận tốc xe chạy vào cầu, khối lượng đất nền, chiều dày giảm tải góc nghiêng giảm tải Tuy nhiên qua số liệu tính tốn được, kết có giảm độ lún cho đường đầu cầu Luận văn có hiệu không định tất cả, cải thiện thêm tính tích cực hạn chế lún Hạn chế Luận văn việc phải thay đổi độ dốc số nhịp cầu liền kề cầu, vấn đề có số khó khăn xảy thi công hạ thượng cầu d Từ kết nghiên cứu này, Luận văn “Nghiên cứu cấu tạo giảm tải tham gia làm việc với hệ kết cấu cầu xét đến ảnh hưởng khối lượng đất nền” hoàn toàn phù hợp với chất vật lý thực tiễn ứng xử hệ có khối lượng tham gia dao động Vì vậy, kết nghiên cứu thật có giá trị, đặc biệt có ý nghĩa tốn phân tích ứng xử động lực học dạng kết cấu đường chịu phương tiện giao thơng Qua phần giúp nhà thiết kế có thêm giải pháp kỹ thuật ứng xử trình thiết kế để hạn chế lún cho đường đầu cầu Có thể thấy rằng, việc hạn chế lún toán động lực học kết cấu vấn đề thời ngày trở nên bách, thu hút mạnh mẽ quan tâm nghiên cứu, có ý nghĩa học thuật thực tiễn phạm vi tốn rộng Tuy nhiên, Luận văn đề giải pháp với mục tiêu cải thiện thêm tính tích cực hạn chế lún để mơ hình kết cấu cầu ứng xử tốt so với mơ hình trước đây, Luận văn có đóng góp định hai phương diện lý thuyết ứng dụng 24 KIẾN NGHỊ Hướng phát triển Luận văn dùng mơ hình thực nghiệm hệ kết cấu thật để đánh giá, kiểm chứng xem xét đến ảnh hưởng khối lượng đất bên lên ứng xử động lực học kết cấu cầu bên đặc biệt giảm tải Cũng mở rộng nghiên cứu với mơ hình tương tác với ray tàu hỏa, đường băng,… Luận văn mong muốn nghiên cứu tần số dao động hệ kết cấu cầu để đánh giá êm thuận phương tiện giao thông thoải mái hành khách di chuyển qua cầu ... phần đất đắp đường đầu cầu Với Luận văn: ? ?Nghiên cứu cấu tạo giảm tải tham gia làm việc với hệ kết cấu cầu xét đến ảnh hưởng khối lượng đất nền? ??, tác giả coi giảm tải làm việc với kết cấu cầu. .. giảm tải đến chuyển vị hệ kết cấu cầu dầm đơn giản ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU a Đối tượng nghiên cứu Bản giảm tải tham gia làm việc với kết cấu cầu có xét ảnh hưởng khối lượng đất nền; Nghiên. .. “Thiết kế kết cấu nhịp giảm tải? ?? ? ?Nghiên cứu tính tốn giảm tải làm việc tương tác với đất xét đến ảnh hưởng khối lượng đất nền? ?? 2.2 THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP GIẢM TẢI “Thiết kế kết cấu nhịp giảm tải? ??