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 LUẬN VĂN THẠC SY

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 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG Đà Nẵng - 2019 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: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 85.80.205 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS HOÀNG PHƯƠNG HOA Đà Nẵng - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan Luận văn thạc sĩ cơng trình nghiên cứu riêng Các công thức số liệu Luận văn tính tốn xác, trung thực nhận xét khách quan Tác giả luận văn NGUYỄN VĂN PHƯƠNG MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn Mục lục Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ đồ thị MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Những đóng góp đề tài Cấu trúc luận văn CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Tổng quan tượng lún đường đầu cầu 1.3 Công nghệ xử lý lún đường đầu cầu đất yếu 1.3.1 Khái niệm đất yếu .6 1.3.2 Một số đặc điểm đất yếu 1.3.3 Một số giải pháp công nghệ xử lý lún đường đầu cầu sử dụng phổ biến xây dựng công trình giao thơng .7 1.3.4 Một số giải pháp công nghệ xử lý lún đường đầu cầu sử dụng phổ biến xây dựng cơng trình giao thơng 18 1.4 Kết luận chương I 22 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN BẢN GIẢM TẢI THAM GIA LÀM VIỆC TƯƠNG TÁC VỚI ĐẤT NỀN 24 2.1 Giới thiệu chung 24 2.2 Thiết kế kết cấu nhịp giảm tải 24 2.3 Nghiên cứu tính toán giảm tải làm việc tương tác với đất 24 2.4 Mơ hình tổng qt toán 25 2.5 Bài toán dầm động lực học 25 2.5.1 Mơ hình tốn dầm động lực học 25 2.5.2 Các ma trận đặc trưng phần tử dầm .26 2.6 Bài toán dầm động lực học (bài toán giảm tải) 27 2.6.1 Mơ hình tốn giảm tải .27 2.6.2 Thông số ảnh hưởng khối lượng .29 2.6.3 Các ma trận đặc trưng phần tử dầm .30 2.7 Phương trình vi phân chuyển động 33 2.8 Phương pháp tích phân số 34 2.8.1 Phương pháp tích phân Newmark 35 2.8.2 Thuật tốn giải phương trình chuyển động 36 2.9 Kiểm chứng mơ hình tính tốn 38 2.10 Kết luận chương II 38 CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU GIẢ ĐỊNH KẾT CẤU CẦU, CÁC BIỂU ĐỒ CHUYỂN VỊ CỦA KẾT CẤU NHỊP CẦU 40 3.1 Giới thiệu chung 40 3.2 Mơ hình nghiên cứu 40 3.3 Trường hợp I: Khi thay đổi vận tốc xe chạy 41 3.4 Trường hợp II: Khi thay đổi trọng lượng riêng đất 43 3.5 Trường hợp III: Khi thay đổi chiều dày giảm tải 44 3.6 Trường hợp IV: Khi thay đổi góc nghiêng dầm 45 3.7 Kết luận chương III 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 Kết luận 51 Kiến nghị 52 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 53 TÓM TẮT LUẬN VĂN 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 Học viên: Nguyễn Văn Phương - Chun ngành: Kỹ thuật XD cơng trình giao thơng Mã số: 85.80.205 - Khóa: K36 - Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Lún đường đầu cầu tượng phổ biến ngày Đến số biện pháp áp dụng với mục đích làm giảm độ lún đường đầu cầu chưa có giải pháp tỏ có hiệu rõ rệt Luận văn nghiên cứu ứng xử kết cấu giảm tải đường đầu cầu làm việc với kết cấu cầu tính tốn có xét tới ảnh hưởng khối lượng đất đường đầu cầu Từ sở lý thuyết hệ phương trình vi phân chuyển động hệ kết cấu xây dựng sau xác định ma trận: độ cứng, ma trận khối lượng ma trận cản hệ chuyển động Tác giả xây dựng mơ hình số kết cấu giả định thơng qua phần mềm lập trình Matlab, tốn giải phương pháp tích phân số Newmark theo bước thời gian tính tốn số trường hợp như: thay đổi vận tốc xe chạy, thay đổi khối lượng riêng đất đường đầu cầu thay đổi chiều dày kết cấu giảm tải đường đầu cầu Tác giả tóm tắt kết đạt đưa hướng phát triển Từ khóa - Kết cấu giảm tải; sàn giảm tải; góc nghiêng giảm tải; vận tốc xe chạy thay đổi; tham số khối lượng STUDYING ON THE STRUCTURE OF THE TRANSITION SLAB WORKING TOGETHER WITH BRIDGE STRUCTURAL SYSTEM WHEN CONSIDERING THE INFLUENCES OF GROUND MASS Abstract - Bridge subsidence is a common phenomenon today Up to now, some measures have been applied with the aim of reducing the settlement of the bridgehead but no solution has proved to be effective The essay studying on the transition slab working together with bridge structural system and calculation when considering the influences of ground mass From theoretical basis is the system of differential equations, motion of the structural system has been described after matrices of stiffness, mass, and motion system are determined The authors will build a numerical model assuming texture via Matlab software, structure model that is solved by Newmark method in time dependent regime and examine some cases such as changes in the speed of the vehicle, the ground soil density on the road head, and structural thickness of the transition slab structure of the bridge The achieved results are summarized and perspective of the work is provided Key words - Transition slab structure; load reduction floor; slope of transition slab; variable speed of vehicle; parameters of ground mass DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÝ HIỆU: Ký hiệu Đơn vị A m2 B c Giải thích ý nghĩa Diện tích tiết diện kết cấu Ma trận tính biến dạng Ns/m3 Cản nhớt  C Ma trận cản tổng thể Ce Ma trận cản phần tử cv Ns/m Cản nhớt mơ hình tải di động E N/m2 Mơ đun đàn hồi vật liệu kết cấu fc N Lực tương tác kết cấu với mơ hình tải di động F  Vec tơ tải tổng thể F e Vec tơ tải phần tử g m/s2 Gia tốc trọng trường G N/m2 Mô đun trượt vật liệu kết cấu HF m Chiều sâu lớp đàn hồi k N/m3 Độ cứng lớp đàn hồi tuyến tính K1 Thơng số lớp đàn hồi mơ hình dầm K2 Thơng số lớp cắt mơ hình dầm K  Ma trận độ cứng tổng thể K e Ma trận độ cứng phần tử k NL N/m5 Độ cứng lớp đàn hồi phi tuyến ks N Độ cứng lớp cắt kv N/m Độ cứng lị xo mơ hình tải di động M kg Khối lượng di động M  Ma trận khối lượng tổng thể Me Ma trận khối lượng phần tử  M eff Ma trận khối lượng hiệu dụng  N w Ma trận hàm dạng chuyển vị đứng  Ns Ma trận hàm dạng góc xoay P N Peff Tải trọng tập trung di động Vec tơ tải trọng hiệu dụng q N/m2 Tải trọng phân bố diện tích t s Thời gian T N Lực căng ue Véc tơ chuyển vị nút phần tử ue Véc tơ vận tốc nút phần tử ue Véc tơ gia tốc nút phần tử u Véc tơ chuyển vị nút tổng thể u Véc tơ vận tốc nút tổng thể u Véc tơ gia tốc nút tổng thể w m/s Vận tốc đứng kết cấu w m Chuyển vị đứng kết cấu w m/s2 Gia tốc đứng kết cấu Hệ trục tọa độ x, y, z ( x, y , z )    rad Chuyển vị góc xoay kết cấu Hệ số Poisson kg/m3 Khối lượng riêng kết cấu F kg/m3 Khối lượng riêng  rad/s Tần số dao động riêng  Toán tử vi phân Laplace  Tỷ số khối lượng riêng F Thông số ảnh hưởng khối lượng v Thơng số độ cứng mơ hình tải trọng di động v Thơng số khối lượng mơ hình tải trọng di động  rad/s Vận tốc góc xoay kết cấu v m/s Vận tốc chuyển động tải trọng di động CÁC CHỮ VIẾT TẮT: BTCT Bê tông cốt thép BTXM Bê tông xi măng BGT Bản giảm tải DƯL Dự ứng lực ĐKT Địa kỹ thuật KCAĐ Kết cấu áo đường PVD Bấc thấm SW Giếng cát DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số hiệu Tên bảng biểu Trang Bảng 1.1 Các giải pháp xử lý tương ứng theo tư xử lý Bảng 3.1 Chuyển vị đứng nút nhịp vận tốc thay đổi (mm) 41 Bảng 3.2 Chuyển vị đứng nút nhịp trọng lượng riêng thay đổi 44 Bảng 3.3 Chuyển vị đứng nút nhịp (bản giảm tải) 45 Bảng 3.4 Kết chuyển vị thay đổi độ dốc nhịp (dầm cầu số 1) 47 Bảng 3.5 Kết chuyển vị thay đổi độ dốc dọc nhịp (bản giảm tải) 49