Giải pháp giảm chấn cho trụ tháp cầu dây văng

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU CÁC TÁC NHÂN GÂY DAO ĐỘNG ĐỐI VỚI TRỤ THÁP CẦU DÂY VĂNG

1.1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CHỊU LỰC CẦU DÂY VĂNG

1.1.1. Đặc điểm cấu tạo cầu treo dây văng

1.1.2. Tính chất chịu lực cầu treo dây văng

1.2. CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY DAO ĐỘNG CHO CÔNG TRÌNH CẦU

1.2.1. Ảnh hưởng của các tác động do hoạt tải

1.2.2. Ảnh hưởng của tác động gió

1.2.2.1. Tác động tĩnh do gió

1.2.2.2. Các tác động khí động do gió

1.2.2.2.1. Sự hình thành các xoáy khí và dao động nâng hạ Karman

1.2.2.2.2. Hiện tượng flutter. Dao động không giới hạn

1.2.3. Ảnh hưởng tác động do mưa

1.2.4. Ảnh hưởng do tác dụng động đất

1.2.5. Ảnh hưởng của va xô tàu bè đi lại dưới sông và va chạm của xe cộ vào lan can hay trụ cầu

1.3. CÁC BIỆN PHÁP GIẢM CHẤN ĐỐI VỚI TRỤ THÁP CẦU DÂY VĂNG

1.3.1. Thiết kế khí động học

1.3.2. Các giải pháp về kết cấu

1.3.3. Tăng khối lượng

1.3.4. Giải pháp cách ly nền

1.3.5. Sử dụng các thiết bị tiêu tán năng lượng

1.3.6. Giải pháp điều khiển chủ động, bán chủ động

2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP GIẢM CHẤN HIỆU QUẢ ĐỐI VỚI TRỤ THÁP CẦU DÂY VĂNG ĐÃ ĐƯỢC ÁP DỤNG TRÊN THẾ GIỚI

2.1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ GIẢM CHẤN

2.1.1. Giảm chấn kiểu bị động

2.1.2. Giảm chấn khối lượng điều chỉnh (Tuned mass damper - TMD)

2.1.2.1. TMD thông thường

2.1.2.2. TMD tịnh tiến (Translational TMD, T-TMD)

2.1.2.3. TMD tịnh tiến cải tiến

2.1.2.4. TMD con lắc trục (TMD roller pendulum, TMD-RD)

2.1.3. Giảm chấn chất lỏng (Liquid damper)

2.1.3.1. Giảm chấn chất lỏng điều chỉnh (Tuned liquid damper - TLD)

2.1.3.2. Giảm chấn cột chất lỏng điều chỉnh (Tuned liquid column damper - TLCD)

2.1.4. Giảm chấn nhớt (Viscous Damping Device - VDD)

2.1.5. Gối chống động đất

2.1.6. Giảm chấn kiểu chủ động

2.1.7. Giảm chấn kiểu bán chủ động

2.1.7.1. Thiết bị giảm chấn khối lượng bán chủ động SAMD (Semi Active Mass Damper)

2.1.7.2. Hệ thống giảm chấn từ tính (Magnetorheological – MR)

3. CHƯƠNG 3: GIẢM CHẤN CHẤT LỎNG. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

3.1. CẤU TẠO CƠ BẢN

3.2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN VÀ BẢN CHẤT SỰ LÀM VIỆC TLD

3.3. CÔNG TRÌNH THỰC TẾ

3.3.1. Hiệu quả thiết bị giảm chấn lắp trên cầu Thiên Niên Kỷ - Anh

3.3.2. Hiệu quả thiết bị TLD ứng dụng ở cầu Bãi Cháy – Việt Nam

4. CHƯƠNG 4: GIẢM CHẤN KHỐI LƯỢNG

4.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

4.2. CÔNG TRÌNH THỰC TẾ

4.2.1. Hiệu quả thiết bị giảm chấn lắp trên cầu Akashi Kaikyo – Nhật Bản

4.2.2. Vòng TMD - Thép ống khói, Bangkok / Thái Lan

4.3. ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ GIẢM CHẤN BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÝ THUYẾT

4.3.1. Hệ có một bậc tự do

4.3.2. Hệ có nhiều bậc tự do

4.4. ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ GIẢM CHẤN BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

4.5. ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ GIẢM CHẤN BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MÁY TÍNH

4.5.1. Mô hình hóa kết cấu

4.5.2. Mô hình hóa vật liệu

4.5.3. Mô hình hóa liên kết

4.5.4. Mô hình tải trọng

4.5.5. Kết quả tính

4.5.6. Mô hình hoá kết cấu giảm chấn

4.5.7. Lựa chọn các thông số của thiết bị giảm chấn

4.5.8. Mô hình hoá thiết bị giảm chấn

4.5.9. Khảo sát vị trí lắp thiết bị giảm chấn tối ưu

4.5.9.1. Thông số của thiết bị

4.5.9.2. Khảo sát vị trí lắp đặt thiết bị giảm chấn

4.5.9.3. Không lắp đặt thiết bị giảm chấn

4.5.9.4. Lắp đặt thiết bị giảm chấn trên đỉnh tháp

4.5.9.5. Lắp đặt thiết bị giảm chấn trên đốt 1

4.5.9.6. Lắp đặt thiết bị giảm chấn trên đốt 2

4.5.9.7. Lắp đặt thiết bị giảm chấn trên đốt 3

4.5.9.8. Lắp đặt thiết bị giảm chấn trên đốt 4

4.5.9.9. Lắp đặt thiết bị giảm chấn trên đốt 5

4.5.9.10. Lắp đặt thiết bị giảm chấn trên đốt 6

4.5.9.11. Lắp đặt thiết bị giảm chấn trên đốt 7

4.5.9.12. Lắp đặt thiết bị giảm chấn trên đốt 8

4.5.10. So sánh hiệu quả

4.5.11. Khảo sát thông số tối ưu của thiết bị

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG BIỂU

I. Tổng quan về giải pháp giảm chấn cho trụ tháp cầu dây văng

Giải pháp giảm chấn cho trụ tháp cầu dây văng là một trong những vấn đề quan trọng trong thiết kế cầu hiện đại. Cầu dây văng có cấu trúc thanh mảnh, dễ bị ảnh hưởng bởi các tác động từ môi trường như gió, động đất và tải trọng giao thông. Việc áp dụng các thiết bị giảm chấn giúp tăng cường độ ổn định và giảm thiểu dao động cho kết cấu. Nghiên cứu này sẽ trình bày các phương pháp giảm chấn hiệu quả đã được áp dụng trên thế giới.

1.1. Đặc điểm cấu tạo và tính chất chịu lực của cầu dây văng

Cầu dây văng có cấu trúc đặc biệt với các dây cáp được treo từ các cột tháp. Đặc điểm này giúp cầu có khả năng chịu tải trọng lớn và vượt nhịp dài. Tuy nhiên, cấu trúc thanh mảnh cũng làm cho cầu dễ bị dao động dưới tác động của gió và tải trọng động.

1.2. Tầm quan trọng của việc giảm chấn cho trụ tháp cầu

Việc giảm chấn cho trụ tháp cầu dây văng không chỉ giúp tăng cường độ bền cho kết cấu mà còn đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Các thiết bị giảm chấn giúp giảm thiểu dao động, từ đó kéo dài tuổi thọ của cầu và giảm chi phí bảo trì.

II. Các thách thức trong việc giảm chấn cho trụ tháp cầu dây văng

Mặc dù có nhiều giải pháp giảm chấn, nhưng việc áp dụng chúng cho trụ tháp cầu dây văng vẫn gặp nhiều thách thức. Các yếu tố như chi phí, hiệu quả và khả năng tương thích với thiết kế hiện tại là những vấn đề cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Chi phí và hiệu quả của các giải pháp giảm chấn

Chi phí đầu tư cho các thiết bị giảm chấn có thể cao, nhưng hiệu quả mà chúng mang lại trong việc giảm thiểu dao động và tăng cường độ bền cho cầu là rất đáng giá. Cần có sự cân nhắc giữa chi phí và lợi ích lâu dài.

2.2. Khả năng tương thích với thiết kế cầu hiện tại

Việc lắp đặt thiết bị giảm chấn cần phải đảm bảo không làm ảnh hưởng đến cấu trúc và tính năng của cầu. Các giải pháp cần được thiết kế sao cho phù hợp với các yếu tố kỹ thuật và mỹ thuật của cầu.

III. Phương pháp giảm chấn hiệu quả cho trụ tháp cầu dây văng

Có nhiều phương pháp giảm chấn đã được nghiên cứu và áp dụng cho trụ tháp cầu dây văng. Các phương pháp này bao gồm thiết kế khí động học, tăng khối lượng và sử dụng các thiết bị giảm chấn hiện đại.

3.1. Thiết kế khí động học cho cầu dây văng

Thiết kế khí động học giúp giảm sức cản từ gió, từ đó giảm thiểu dao động cho cầu. Các mặt cắt có khả năng thoát gió tốt là một trong những giải pháp hiệu quả.

3.2. Sử dụng thiết bị giảm chấn hiện đại

Các thiết bị giảm chấn như TMD (Tuned Mass Damper) và TLD (Tuned Liquid Damper) đã được chứng minh là hiệu quả trong việc giảm dao động cho cầu dây văng. Chúng giúp hấp thụ năng lượng từ các tác động bên ngoài.

IV. Ứng dụng thực tiễn của giải pháp giảm chấn cho cầu dây văng

Nhiều cầu dây văng trên thế giới đã áp dụng thành công các giải pháp giảm chấn, mang lại hiệu quả rõ rệt trong việc giảm thiểu dao động và tăng cường độ bền cho kết cấu.

4.1. Kết quả nghiên cứu từ cầu Bãi Cháy Việt Nam

Cầu Bãi Cháy đã áp dụng thiết bị giảm chấn TLD, giúp giảm thiểu dao động và tăng cường độ ổn định cho cầu. Kết quả cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc cải thiện khả năng chịu lực của cầu.

4.2. Hiệu quả từ cầu Thiên Niên Kỷ Anh

Cầu Thiên Niên Kỷ đã sử dụng thiết bị giảm chấn hiện đại, giúp giảm thiểu tác động của gió và tải trọng động. Kết quả nghiên cứu cho thấy cầu hoạt động ổn định hơn và giảm thiểu chi phí bảo trì.

V. Kết luận và tương lai của giải pháp giảm chấn cho cầu dây văng

Giải pháp giảm chấn cho trụ tháp cầu dây văng đang ngày càng trở nên quan trọng trong thiết kế cầu hiện đại. Tương lai của các thiết bị giảm chấn hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến về hiệu quả và tính năng.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ giảm chấn

Công nghệ giảm chấn đang phát triển nhanh chóng với nhiều cải tiến về hiệu suất và tính năng. Các thiết bị mới hứa hẹn sẽ mang lại hiệu quả cao hơn trong việc giảm thiểu dao động.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu và ứng dụng

Nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp giảm chấn cho cầu dây văng cần được tiếp tục đẩy mạnh. Điều này không chỉ giúp nâng cao an toàn cho người sử dụng mà còn kéo dài tuổi thọ cho công trình.

Nghiên cứu giải pháp giảm chấn cho trụ tháp cầu dây văng