Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Xác định đặc trưng động lực học công trình cầu bằng phương pháp dao động ngẫu nhiên

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là xây dựng chương trình xác định các thông số dao động của kết cấu cầu bằng phương pháp dao động ngẫu nhiên. Ứng dụng kết quả từ chương trình phân tích kết quả đo đạc thực nghiệm để phân tích và đánh giá năng lực phục vụ của công trình cầu.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HUỲNH THANH KHẢI XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG ĐỘNG LỰC HỌC CÔNG TRÌNH CẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP DAO ĐỘNG NGẪU NHIÊN Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thơng Mã số : 858.02.05 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2019 Cơng trình hoàn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS HOÀNG TRỌNG LÂM Phản biện 1: PGS.TS NGUYỄN XUÂN TOẢN Phản biện 2: TS TRẦN VĂN ĐỨC Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Giao thơng họp Trường Đại học Bách Khoa vào ngày 21 tháng 12 năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thơng tin-Học liệu, ĐHĐN trường ĐHBK - Thư viện Khoa Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Giao thơng – ĐHBK MỞ ĐẦU Cơ sở thực tiễn đề tài Mục đích việc quan trắc sức khỏe kết cấu cơng trình (SHM) nhằm phát ứng xử bất thường kết cấu, xác định vị trí vật lý ứng xử bất thường, đánh giá định lượng kích cở mức độ ứng xử bất thường, đánh giá định lượng sức khỏe lực phục vụ cơng trình, đặt biệt cơng trình nhịp lớn, kết cấu phức tạp Kỹ thuật xác định đặc trưng dao động từ phương pháp kích thích dao động ngẫu nhiên áp dụng phổ biến giới thời gian gần Phương pháp có nhiều ưu điểm kích thích phương pháp lực như: biên độ dao động kết cấu nhỏ phù hợp việc phân tích kết cấu làm việc giai đoạn tuyến tính, quan trắc liên tục giá thành thấp Phương pháp dao động ngẫu nhiên (Ambient Vibration Technique) [1] không cần sử dụng lực kích thích nhân tạo mà cơng trình kích thích tác dụng gió tự nhiên phương tiện giao thông ngẫu nhiên cầu Phương pháp dao động ngẫu nhiên có ưu điểm ngăn cầu đảm bảo giao thông xuyên suốt, quan trắc liên tục giá thành thực thấp Đây xem phương pháp cần thiết đảm bảo mục tiêu quan trắc sức khỏe điều kiện lưu lượng giao thơng lớn Mục đích nghiên cứu Xây dựng chương trình xác định thơng số dao động kết cấu cầu phương pháp dao động ngẫu nhiên Ứng dụng kết từ chương trình phân tích kết đo đạc thực nghiệm để phân tích đánh giá lực phục vụ cơng trình cầu Đối tượng, phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: dao động kết cấu nhịp cơng trình cầu tác dụng dao động ngẫu nhiên Phạm vi nghiên cứu: Xây dựng chương trình xác định thông số dao động kết cấu cầu phương pháp dao động ngẫu nhiên, thực thí nghiệm đo dao động kết cấu cầu mơ hình cầu thực tế, phân tích kết thí nghiệm đánh giá lực phục vụ cơng trình cầu Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu ứng xử kết cấu cầu tác dụng tải trọng động, xây dụng thuật tốn phân tích số liệu thí nghiệm cơng trình cầu tác dụng tải trọng ngẫu nhiên Phương pháp thực nghiệm trường: Phương pháp thực nghiệm trường tác giả sử dụng số liệu từ kết đo dao động cầu Thuận Phước – Đà Nẵng Phương pháp thực nghiệm trường phần quan trọng luận án nhằm khảo sát, đánh giá cơng trình thật, có kích thước lớn làm sở để hiệu chỉnh mơ hình phân tích phương pháp phần tử hữu hạn (làm sở để đánh giá chât lượng cơng trình) Phương pháp mơ hình tốn: Sử dụng ngơn ngữ lập trình Matlab để xây dựng chương trình tính tốn từ số liệu đo đạt trường phân tích luận án hồn tồn mơ đắn ứng xử kết cấu cầu tác dụng tải trọng ngẫu nhiên Bố cục luận văn Phần mở đầu Chương 1: Tổng quan quan trắc sức khỏe kết cấu cơng trình cầu Chương 2: Xây dựng chương trình xác định đặc trưng động lực học cơng trình cầu phương pháp dao động ngẫu nhiên Chương 3: Đo đạt thực nghiệm ứng dụng chương trình phân tích Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ QUAN TRẮC SỨC KHỎE KẾT CẤU CƠNG TRÌNH CẦU 1.1 Hệ thống quan trắc kết cấu cầu 1.1.1 Khái niệm hệ thống quan trắc cầu: 1.1.2 Chức hệ thống quan trắc kết cấu cầu: 1.1.3 Các cấp độ quan trắc - Cấp độ 1: Phân loại - Cấp độ 2: Đánh giá điều kiện: - Cấp độ 3: Đánh giá tính hiệu - Cấp độ 4: Đánh giá chi tiết phân loại - Cấp độ 5: Dự báo thời gian tồn 1.2 Tổng quan số hệ thống quan trắc sức khỏe 1.2.1 Giới thiệu thành phần hệ thống quan trắc 1.2.2 Các cảm biến a Giới thiệu cảm biến b Cảm biến quang học Kết luận chương Trong chương tìm hiểu khái niệm, chức năng, cứ, cấp độ quan trắc, tổng quan số hệ thống quan trắc cầu số phương pháp xác định thông số động lực học kết cấu Cùng với phát triển hệ thống quan trắc cầu việc xây dựng chương trình để tính tốn đặc trưng động lực học cơng trình cần thiết Phương pháp dao động ngẫu nhiên có nhiều ưu điểm việc xác định đặc trương dao động kết cấu Trong chương tác giả tiến hành xây dựng chương trình tính tốn tần số dao động riêng, dạng dao động hệ số cản phương pháp CHƯƠNG XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG ĐỘNG LỰC HỌC CƠNG TRÌNH CẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP DAO ĐỘNG NGẪU NHIÊN 2.1 Tổng quan số phương pháp dùng để mơ hình hóa tốn động lực học 2.1.1 Phương pháp khối lượng tập trung 2.1.2 Phương pháp chuyển vị tổng quát (phương pháp Rayleigh-Ritz) 2.1.3 Phương pháp phần tử hữu hạn 2.2 Một số phương pháp xác định thông số động lực học sử dụng quan trắc sức khỏe cầu 2.2.1 Phương pháp biến đổi Fourier (FT) Biến đổi Fourier công cụ mạnh để giải phương trình vi phân tuyến tính Phản ứng hệ thống kích thích ngẫu nhiên viết dạng cặp biến đổi Fourier sau [4]: X      x(t )e  it dt  (2.3) x t   2   X  e it d  (2.4) Trong đó: x(t) gọi biến đổi Fourier ngược X   Hình 1.3 Biến đổi Fourier Sau biến đổi Fourier theo miền tần số, ta dễ dàng xác định tần số kết cấu - Ưu điểm: Phương pháp tính tốn đơn giản trường hợp yêu cầu thông số tần số dao động riêng kết cấu - Nhược điểm: Vì chuổi Fourier chuổi bao gồm hàm sin cosin nên số liệu đầu vào số trường hợp không thỏa mãn yêu cầu phải xử lý số liệu trước với kỹ thuật window overlap không kết không xác 2.2.2 Phương pháp hàm phản ứng tần số (Frequency Response Function) Phương trình động lực học viết biểu thức toán học liên quan đến đầu x(t) lực đầu vào f (t) [11]: Output x(t ) X   H (i )   Input f (t ) F  k  m  ic  (2.5) Hàm số phức ký hiệu H(i) phương trình (2.5) gọi hàm phản ứng tần số (frequency response function) Phương trình (2.5) cho thấy hàm phản ứng tần số chứa thơng tin đặc tính cấu trúc (khối lượng, độ cứng độ cản) Do đó, biết đầu vào, đầu mối quan hệ đầu vào-đầu xây dựng hàm phản ứng tần số Từ đó, ta vẽ biểu đồ quan hệ tần số độ lớn Hình 2.4 Biểu đồ quan hệ tần số độ lớn dựa vào phương pháp Frequency Response Function Sau phân tích theo miền tần số, ta xác định tần số - Ưu điểm: + Phương pháp tính tốn đơn giản - Nhược điểm: + Phương pháp sử dụng đo lực kích thích + Kết tính tốn có độ xác khơng cao + Chỉ tính tần số dao động riêng 2.2.3 Phương pháp phân tích đỉnh (Pick Peaking Method) Từ kết biểu đồ từ phương pháp biến đổi Fourier phương pháp Frequency Response Function, ta sử dụng phương pháp Pick Peaking Method để xác định hệ số cản dạng dao động [12] Hình 2.5 Phương pháp tính hệ số cản từ Biểu đồ quan hệ tần số độ lớn - Kết quả: + Tần số tự nhiên: n   peak (2.6) + Hệ số cản:  n  2  1 2n (2.7) + Hệ số dao động (liên quan đến dạng dao động): An  2Q nn2 - Ưu điểm: + Phương pháp tính toán đơn giản (2.8) + Kết thu tần số dao động riêng, dạng dao động hệ số cản - Nhược điểm: + Kết tính tốn có độ xác khơng cao xác định hệ số cản + Phương pháp thực đỉnh tần số không tách biệt rõ ràng 2.2.4 Xác định thông số dao động kết cấu phương pháp dao động ngẫu nhiên Hai phương pháp phân tích đặc trương động học kết cấu dựa vào kỹ thuật dao động ngẫu nhiên phổ biến phương pháp chia khoản ngẫu nhiên (Random Decrement) [7] kết hợp với Miền thời gian Ibrahim (RD-ITD) [8] Kỹ thuật kích thích tự nhiên (NExT) [5] kết hợp với Thuật tốn phân tích theo giá trị riêng (NExT-ERA) [9] 2.2.4.1 Phương pháp chia khoảng ngẫu nhiên (Random Decrement) 2.2.4.2 Miền thời gian Ibrahim (ITD) 2.2.4.3 Kỹ thuật dao động tự nhiên (Natural Excitation Technique-NExT) Nguyên lý NexT [5] hàm tương quan hai phản ứng tác dụng dao động ngẫu nhiên giống dạng phản ứng hàm xung dao động tự kết cấu Phương trình dao động hệ có n bậc tự biễu diễn dạng ma trận sau: [m]{x(t )}  [c]{x(t )}  [k ]{x(t )}  { f (t )} (2.18) Trong [m] ma trận khối lượng, [c] ma trận cản, [k] ma trận độ cứng, {x(t )}, {x(t )}, {x(t )} vector gia tốc, vận tốc chuyển vị f(t) vector lực 10 Rijk  E xik (t  T ) x kj (t ) (2.23) Tương quan chéo hai phản ứng ngẫu nhiên biễu diễn sau n n R      k ij r 1 r 1 r r i k s s j k t t T g r (t  T   ) g s (t   ) E  f k ( ) f k ( ) d d   (2.24) Dựa giả thiết fk(t) hàm ngẫu nhiên trắng nên hàm tương có dạng sau E  f k ( ) f k ( )   k (   ) (2.25) Với  (t) hàm Dirac delta, phương trình (7) rút gọn sau n n Rijk   kirkr jsks r 1 r 1 t g r (  T ) g s ( )d  (2.26)  Từ phương trình (2.21 & 2.26) chứng minh hàm tương quan chéo hai kết phản ứng lực kích thích có dạng nhiễu trắng biểu diễn dạng dao động tắt dần hình sin nhân với hệ số  Vì hàm dao động hình sin tắt dần có tính chất tương tự hàm xung 2.2.5 Thuật tốn phân tích theo giá trị riêng (Eigen Realization Algorithm-ERA) Thuật toán ERA [9] hệ thống định dạng sử dụng thông số đầu theo miền thời gian Phương trình dao động (2.18) biểu diễn dạng phương trình trạng thái khơng gian miền rời rạc thời gian sau x(k  1)  Ax(k )  Bu(k ) y(k )  Cx(k )  Du(k ) (2.27) 11 Trong A € Rnxn, B € Rnxl, C € Rmxn D € Rmxl ma trận trạng thái miền rời rạc theo thời gian; x(k) € Rn vector trạng thái; u(k) € Rl vector lực; y(k) € Rm = [y1(k) y1(k) … y1(k)]T vector cột biểu diễn phản ứng kết cấu; m số tính hiệu đo l sensor Trong trường hợp hệ dao động tự u(k)=0, từ (10) ta có: y(0)=Cx(0); y(1)=CAx(0); y(2)=CA2x(0);…y(k)=CAkx(0) (2.28) Dựa vào vector dao động tự do, ma trận Hankel có dạng sau:  y1 y H s (0)      ys y2  ys  y3  ys 1      ys 1  y2 s 1  mxsxs (2.29)  y2 y H s (1)      ys 1 y3  ys 1  y4  ys       ys   y2 s  mxsxs (2.30) Với s số nguyên xác định kích thước ma trận Hankel Thay phương trình (2.28) vào phương trình (2.29) ma trận S H (0) viết dạng CAx(0)  CA x(0) H s (0)      s CA x(0) CA x(0)  CA s x(0)   CA3 x(0)  CA s 1x(0)   H1H    CA s 1x(0)  CA s 1x(0)  (2.31) 12 Với  C  CA H1      s1 CA       H   Ax(0) A x(0) A s x(0)  (2.32) Thay phương trình (2.28) vào phương trình (2.30) ma trận S H (0) viết dạng H s (1)  H1AH (2.33) Vì ma trận trạng thái A C tính sau A  H1†H s (1)H†2 C=ETm H1 (2.34)  Với H1† ; H†2 ma trận nghịch đảo pseudo; E m  Im T 0 Im ma trận đơn vị kích thước mxm Phân tích theo giá trị đơn (singular value decomposition) ma trận Hs(0) biểu diễn sau: H (0)  U V   U n s H1  Un  1/2 n ; T  n U p    0   VnT     p  VpT  (2.35) T H2   1/2 n Un (2.36) Ma trận trạng thái A C phân tích sau A   n1/2 UTn Hs Vn  n1/2 ; C  ETn Un  1/2 n (2.37) Giá trị riêng i vector riêng d ma trận trạng thái A miền thời gian rời rạc xác định sau  A d  B  d  (2.38) Trong B= diag[n ma trận chéo giá trị riêng miền thời gian rời rạc 13  Ac     c  (2.39) Trong Λ= diag[n ma trận chéo giá trị riêng miền thời gian liên tục Ta có i  ln i t (2.40) giá trị riêng thứ i ma trận trạng thái A, t thời gian lấy mẫu Tần số dao động tự nhiên hệ số cản mode dao động tính sau: i  Re(i )2  Im(i )2  i  Re(i ) / i (2.41) Trong Re Im phần số thực ảo i Hình dạng dao động kết cấu xác định sau i =C. d Mặc dù hai phương pháp ITD ERA đáng tin cậy việc xác định tham số đặc trưng kết cấu,nhưng hiệu suất kỹ thuật NExT-ERA tốt nhiều hiệu việc xử lý lượng liệu đo lường lớn Vì ta xây dựng thuật tốn ngơn ngữ Matlab dựa Kỹ thuật kích thích tự nhiên (NExT) kết hợp với Thuật tốn thực hóa Eigensystem (NExT-ERA) Phương pháp NExT dựa việc lấy tương quan chéo (cross-correlation) kết dao động điểm đo tác dụng ngẫu nhiên Hàm tương quan hai kết dao động tạo dao động ngẫu nhiên kết cấu chứng minh giống hàm xung (impulse response) hay dao động tự nhiên Từ sử dụng kết đầu vào thuật tốn phân tích theo giá trị riêng (Eigen Realization Algorithm-ERA) 2.3 Xây dựng thuật toán ngôn ngữ Matlab 14 2.3.1 Giới thiệu ngôn ngữ lập trình Matlab 2.3.2 Code thuật tốn NExT-ERA Kết luận chương Tác giả tìm hiểu số thuật tốn xác định thơng số dao động kết cấu sâu tìm hiểu phương pháp dao động ngẫu nhiên thuật tốn phân tích theo giá trị riêng Từ lý thuyết trên, tác giả tiến hành xây dựng thuật toán phần mềm Matlab Trong chương 3, tác giả tiến hành đo đạc thực nghiệm ứng dụng chương trình để xác định thơng số dao động kết cấu phần mềm Matlab CHƯƠNG ĐO ĐẠT THỰC NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH PHÂN TÍCH 3.1 Thực thí nghiệm đo dao động kết cấu cầu mơ hình cầu thực tế Số liệu dao động cơng trình cầu thu thập từ cơng trình cầu Thuận Phước bắt qua sơng Hàn thuộc thành phố Đà Nẵng 3.1.1 Tổng quan Cầu Thuận Phước – Đà Nẵng - Cầu Thuận Phước cầu treo dây võng có độ lớn, bắc qua Vịnh Thuận Phước nằm vị trí đầu biển, cuối sơng Hàn - Quy mơ xây dựng cơng trình: + Chiều dài cầu L= 1856.5 m, cầu dẫn phía Thuận Phước dài 12 x 50 m= 600 m, cầu dẫn phía Sơn Trà dài 12×50 m=600 m, cầu treo dây võng L=(125+405+125) m=655 m + Tải trọng thiết kế: đồn xe H10, kiểm tốn X60 (TCVN); + Khổ cầu: 14 m + 2×2 m = 18 m + Tĩnh không thông thuyền: (100 x 27,5) m (nhịp biên phía đơng) 15 - Kết cấu cầu: Cầu dẫn phía Thuận Phước gồm 12 nhịp dầm hộp BTCT DƯL M500 chia làm liên (liên có nhịp, liên có nhịp liên có nhịp dầm 50 m liên tục Cầu gồm nhịp dầm hộp thép liên tục dài 655 m= 125 m + 405 m + 125 m, có tổng cộng 69 đốt dầm nối với liên kết hàn 3.1.2 Sơ đồ bố trí cảm biến a Gia tốc kế: b Sơ đồ bố trí cảm biến: Hình 3.3 Sơ đồ bố trí đo Trạm thu thập thông tin bốn cảm biến từ A1 đến A4 bố trí lê hành hình 3.1.3 Quy trình đo Giữ liệu cảm biển ghi lại liên tục khoảng thời gian … Sau tổng hợp để làm sở đầu vào để đưa vào phần mềm Bốn cảm biến thu thập liệu với 200 số liệu 1s (tần số lấy mẫu 200 Hz) 16 Trong trường hợp đo dao động ngẫu nhiêu cầu Thuận Phước, sau lắp đặt sensor chuẩn máy, để cầu dao động ngẫu nhiên tác dụng tải trọng gió đo thu thập số liệu khoảng thời gian 30s đến 60s 3.1.4 Kết đo: Sau lưu tệp định dạng xlsx 3.2 Ứng dụng chương trình phân tích kết 3.2.1 Kết từ cầu Thuận Phước Từ sở lý thuyết chương 2, chương trình phân tích xây dựng ngơn ngữ Matlab Đầu vào thuật toán ERA tham số Markov, tham số thu từ thí nghiệm dao động tự do, dao động tắt dần theo hàm mũ dao động tác dụng xung lực Để thu tham số Markov từ dao động tác dụng ngẫu nhiên môi trường, ta xác phổ lượng chéo (cross-power spectrum) kết đo gia tốc thu từ sensor, tính nghịch đảo biến đổi Fourier thu dao động tự (hình 3.6b) Trình tự để áp dụng thuật toán ERA lực tác dụng ngẫu nhiên thể theo sơ đồ hình 3.5 Thuật tốn xây dựng ngơn ngữ Matlab Dao động kết cấu tác tụng tải trọng ngẫu nhiên NE xT Dao động tự ERA Tần số tự nhiên, hệ số cản, mode dao động - Hình 3.4 Sơ đồ thuật tốn NExT-ERA Biểu đồ thể số liệu đo đầu vào: 17 Hình 3.5 Biểu đồ biến thiên gia tốc theo thời gian sensor số 1(trwongf hợp sử dụng xe tải kích thích) Hình 3.6a Biểu đồ biến thiên gia tốc theo thời gian giai đoạn dao động tự 18 -0.5 -1 50 100 150 200 250 300 t (s) 2.5 10 10 10 -2 Cross-Correlstion of Acc (cm2/s4) 10 Magnitude Acc (mg) 0.5 -4 -6 -8 10 15 20 Frequency (Hz) 25 30 x 10 -4 1.5 0.5 -0.5 -1 -1.5 -2 10 15 Time (s) Hình 3.6b Biến đổi tương quan chéo dao động ngẫu nhiên thu dao động tự Bước quan trọng thuật toán ERA xác định kích thước ma trận Hankel Kích thước ma trận Hankel xác định dựa vào ổn định thông số đầu Đối với nghiên cứu sử dụng kích thước ma trận Hankel 20x10 hàng 20x10 cột (hình) Sau có ma trận Hankel bước phân tích theo giá trị riêng ma trận Hankel, theo lý thuyết hạng ma trận (bậc hệ thống) phần tử khác không giá trị riêng Nhưng số liệu đo thực tế luôn tồn nhiễu phép đo, nên giá trị hạng ma trận lớn khơng hẵn, hầu hết giá trị cịn lại khơng khơng mà xấp xĩ khơng (hình) Nên trường hợp hạng ma trận xác định giá trị lớn hẵn so với giá trị lại Biểu đồ giá trị riêng: 19 - Biểu đồ giá trị riêng Hình 3.8: Biểu đồ giá trị riêng theo ham logarit Hình 3.9 Xác định số bậc hệ thống Giá trị 10 mode thu thập được: STT Tần số Hệ số cản Mode Shape Phần thực Phần ảo 0,875505 0,186557 0,002932 0,006153 1,500538 0,036550 -0,003124 -0,011973 2,679278 0,007367 -0,000119 0,010555 3,489576 0,000958 0,008219 0,002637 3,771822 0,065505 0,012116 0,008815 5,059765 0,029440 0,009883 0,002371 5,530408 0,031962 0,004917 -0,017577 6,45797 0,002443 0,005123 0,000911 8,58245 0,003313 -0,000567 0,003946 20 10 9,895445 0,009299 -0,001319 0,008949 Trong số trường hợp cần phải áp dụng kỹ thuật khác phức tạp để loại nhiễu xác định hạng ma trận ví dụ stabilization diagram Sau thực bước phân tích chương 2, thu đặc trưng động học kết cấu tần số, hệ số cản dạng dao động 3.2.2 Kết từ cầu Yokohama, Nhật Bản Đối với cơng trình cầu Thuận Phước số lượng sensor bố trí có sensor cho mặt cắt nên dạng dao động rõ ràng học viên có sử dụng thêm số liệu đo cơng tình cầu hộp thép giáo viên hướng dẫn cung cấp áp dụng thuật tốn để phân tích: Số liệu dao động cơng trình cầu thu thập từ cơng trình cầu dầm hộp nằm trước cổng trường quốc gia Yokohama, Nhật Bản Hình 3.11 Cầu cổng trường YNU Nhịp cầu cấu tạo dầm hộp thép chiều dài nhịp 51m (hình 3.1) Sử dụng loại wireless sensor (hình 3.2) bố trí bên lề hành với khoảng cách 8.5m (hình 3.3) Dưới tác dụng tải trọng gió 21 tự nhiên, phản ứng gia tốc kết cấu nhịp thu sensor hình 3.4 S1 S2 S3 S4 S5 S10 S9 S8 S7 S6 Hình 3.13 Bố trí sensor mặt cầu lề hành 50 G2 G1 G2 G1 0 a Mode 1, f=2.49Hz, =1.91% G2 G1 50 50 b Mode 2, f=4.92Hz, =1.18% G2 G1 c Mode 3, f=6.48Hz, =4.65% 0 50 d Mode 4, f=9.04Hz, =3.31% Hình 3.14 Hình dạng mode dao động, tần số tự nhiên hệ số cản Kết thu từ chương trình với mode thể đầy đủ thông số động học kết cấu: tần số, hệ số cản dạng dao động hình Kết luận chương 22 - Trong chương 3, luận văn thực nội dung sau: + Sử lý số liệu nhận từ cảm biến để cung cấp liệu đầu vào cho chương trình + Ứng dụng chương trình để xác định thơng số dao động cầu Bằng cách sử dụng kỹ thuật dao động ngẫu nhiên kết hợp phương pháp phân tích theo giá trị riêng, ta thu thông số động lực học cầu (tần số, hệ số cản, hình dạng mode dao động), từ đánh giá trạng thái kỹ thuật cầu KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ Kết luận Đề tài trình bày kỹ thuật xác định thông số dao động kết cấu tác dụng lực kích thích ngẫu nhiên Bước quan trọng thuật toán biến đổi dao động ngẫu nhiên dao động tự hàm tương quan chéo hai dao động ngẫu nhiên, sau áp dụng thuật tốn ERA Phương pháp phân tích đặc tính dao động kết cấu dựa kỹ thuật dao động ngẫu nhiên có nhiều ưu điểm khơng cản trở giao thơng, quan trắc liên tục giá thành thấp Thuật tốn áp dụng để xác định thông số động lực học cơng trình cầu sử dụng để theo dõi đánh giá hư hỏng phát sinh kết cấu, để cập nhật hiệu chỉnh cho mơ hình phần tử hữu hạn Kiến nghị Phương pháp xác định dựa kỹ thuật dao động ngẫu nhiên áp dụng hiệu cơng trình cầu nhịp lớn cầu có độ mãnh lớn Đối với cơng trình cầu nhịp nhỏ hay độ cứng lớn, kết cấu dao động với biên độ nhỏ nên khó để phân tách phần 23 nhiễu liệu đo Trong trường hợp sử dụng thuật tốn ERA để phân tích với dạng dao động tự TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] 22TCN 243-98 “quy trình kiểm định cầu đường ô tô”, Bộ giao thông vận tải [2] Lê Văn Q, Lều Thọ Trình (1979), Động lực học cơng trình, Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội [3] Nguyễn Viết Trung (2011), Cơ sở quan trắc cơng trình cầu thi cơng khai thác, Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội Tiếng Anh [4] Charles Van Loan (1992), Computational Frameworks for the Fast Fourier Transform, SIAM [5] Farrar CR, James III GH (1997), “System identification from ambient vibration measurements on a bridge”, Journal of Sound and Vibration;205(1):1–18 [6] Helmut Wenzel (2009), Health Monitoring of Bridges [7] Ibrahim SR (1997), Random decrement technique for modal identification of Structures, The AIAA Journal of Spacecraft and Rockets;14(11) [8] Ibrahim SR, Mikulcik EC (1977), A method for direct identification of vibration parameters from the free response, The Shock and Vibration Bulletin;47(4):183–98 [9] Juang JN, Pappa RS (1985), An eigensystem realization algorithm for modal parameter identification and model reduction., Journal of Guidance,nControl, and Dynamics;8(5):620–7 24 [10]Siringoringo D.M., and Fujino Y (2008), “System identification of suspension bridge from ambient vibration response”, J Eng Struct., (30), 462-477 [11]William Bolton (2015), Frequency Response, Instrumentation and Control Systems (Second Edition) [12]Yin H P., Denis Duhamel, Pierre Argoul (2004), Natural frequencies and damping estimation using wavelet transform of a frequency response function, Journal of Sound and Vibration [13]H T Lam, H Katsuchi and H Yamada, “Stochastic identification of flutter derivatives of long span bridge deck by gust response”, Journal of Structural Engineering, Vol 63A (2017), 421-429 [14] Data obtained from the sensors on Thuan Phuoc Bridge and Yokohama Bridge were provided by H T Lam ... chương trình tính tốn tần số dao động riêng, dạng dao động hệ số cản phương pháp CHƯƠNG XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG ĐỘNG LỰC HỌC CƠNG TRÌNH CẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP DAO ĐỘNG NGẪU NHIÊN... nghiên cứu: dao động kết cấu nhịp cơng trình cầu tác dụng dao động ngẫu nhiên Phạm vi nghiên cứu: Xây dựng chương trình xác định thơng số dao động kết cấu cầu phương pháp dao động ngẫu nhiên, thực... biến đổi dao động ngẫu nhiên dao động tự hàm tương quan chéo hai dao động ngẫu nhiên, sau áp dụng thuật tốn ERA Phương pháp phân tích đặc tính dao động kết cấu dựa kỹ thuật dao động ngẫu nhiên có