Phân Tích Dao Động Cầu Treo Dân Sinh và Các Giải Pháp Kiềm Chế

• Tác giả: Phạm Quang Huy
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Ngọc Long
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Cầu Treo Dân Sinh
• Đề tài: Phân Tích Dao Động Cầu Treo Dân Sinh và Giải Pháp Kiềm Chế Hiệu Quả
• Loại tài liệu: luận án tiến sỹ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẦU TREO DÂY VÕNG DÂN SINH VÀ CÁC TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG
• 1.1. Tổng quan về cầu treo dây võng dân sinh và các nghiên cứu về cầu treo dây võng dân sinh
• 1.2. Tổng quan về các tải trọng trên cầu treo dây võng dân sinh
• 1.3. Một số tải trọng tác dụng lên cầu treo dây võng dân sinh
• 1.4. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: DAO ĐỘNG TRÊN CẦU TREO DÂY VÕNG DÂN SINH VÀ CÁC BIỆN PHÁP TĂNG CƯỜNG KẾT CẤU ĐỂ KIỂM SOÁT DAO ĐỘNG
• 2.1. Cơ sở lý thuyết về dao động kết cấu
• 2.2. Bài toán giá trị riêng cho kết cấu dao động không tắt
• 2.3. Dao động tắt dần tỷ lệ
• 2.4. Dao động giảm nhớt tổng quát
• 2.5. Các tham số đặc trưng dao động
• 2.6. Tổng quan về dao động trên cầu treo dây võng dân sinh
• 2.7. Lý thuyết tính toán dao động cầu treo dây võng
• 2.8. Yêu cầu giảm dao động trên cầu treo dây võng dân sinh
• 2.9. Giới thiệu một số biện pháp tăng cường kết cấu
• 2.10. Tổng quan một số biện pháp
• 2.11. Sử dụng các thiết bị giảm chấn
• 2.12. Tăng cường độ cứng
• 2.13. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TRẠNG THÁI DAO ĐỘNG, CẬP NHẬT MÔ HÌNH CHO CẦU TREO DÂY VÕNG DÂN SINH NA XÁ
• 3.1. Giới thiệu về cầu treo Na Xá
• 3.2. Phương án kỹ thuật
• 3.3. Mô hình số và thí nghiệm đo đạc cầu trước khi tăng cường
• 3.4. Mô hình phần tử hữu hạn
• 3.5. Thí nghiệm đo đạc đặc trưng dao động cầu treo Na Xá trước tăng cường
• 3.6. Phương pháp tối ưu hoá Cuckoo Search - CS
• 3.7. Khoảng cách bước nhảy (step size)
• 3.8. Tính toán Levy Flight
• 3.9. Chọn tổ để chim cúc cu thả trứng
• 3.10. Phương pháp tối ưu hoá Cuckoo Search kết hợp tối ưu hoá đường chéo trực giao
• 3.11. Đường chéo trực giao
• 3.12. Thuật toán CS kết hợp đường chéo trực giao - ODCS
• 3.13. Cập nhật mô hình cho kết cấu
• 3.14. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP TĂNG CƯỜNG CHO KẾT CẤU SAU KHI CẬP NHẬT
• 4.1. Đề xuất giải pháp tăng cường cầu treo Na Xá
• 4.2. Nhận xét và lựa chọn phương án thực hiện
• 4.3. Mô hình số và thí nghiệm đo dao động cầu treo Na Xá sau khi tăng cường
• 4.4. Mô hình số sau khi tăng cường
• 4.5. Thí nghiệm đo dao động cầu treo Na Xá sau khi tăng cường
• 4.6. So sánh giữa mô hình PTHH và kết quả đo dao động cầu treo Na Xá sau khi tăng cường
• 4.7. So sánh giữa kết quả đo trước và sau khi tăng cường
• 4.8. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA NGHIÊN CỨU SINH
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về cầu treo dân sinh

Cầu treo dân sinh (CTDVDS) là một giải pháp quan trọng trong việc kết nối các vùng sâu, vùng xa với các khu vực khác. Cầu treo không chỉ giúp người dân dễ dàng di chuyển mà còn thúc đẩy phát triển kinh tế - văn hóa. Tuy nhiên, dao động cầu treo dưới tác động của tải trọng là một vấn đề nghiêm trọng cần được giải quyết. Các nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào cầu treo nhịp lớn, trong khi CTDVDS lại ít được chú ý. Điều này dẫn đến việc thiếu các phương pháp kiểm soát dao động hiệu quả cho loại cầu này. Theo thống kê, nhiều cầu treo dân sinh hiện nay vẫn chưa được thiết kế và thi công đúng tiêu chuẩn, gây ra nhiều nguy hiểm cho người sử dụng. Việc nghiên cứu và phân tích dao động cầu treo là cần thiết để đảm bảo an toàn cho người dân.

1.1. Các tải trọng tác động lên cầu treo

Các tải trọng tác động lên cầu treo dân sinh bao gồm tải trọng tĩnh và tải trọng động. Tải trọng tĩnh chủ yếu đến từ trọng lượng của cầu và các vật liệu xây dựng, trong khi tải trọng động đến từ người đi bộ và các yếu tố môi trường như gió. Tải trọng cầu treo có thể gây ra hiện tượng dao động mạnh, ảnh hưởng đến độ an toàn và tuổi thọ của cầu. Việc phân tích các tải trọng này giúp xác định các yếu tố nguy hiểm và đề xuất các biện pháp kiểm soát hiệu quả. Nghiên cứu cho thấy rằng, khi có tải trọng động, cầu treo có thể dao động mạnh, dẫn đến cảm giác không an toàn cho người sử dụng. Do đó, việc hiểu rõ về các tải trọng tác động là rất quan trọng trong thiết kế và thi công cầu treo.

II. Phân tích dao động cầu treo

Phân tích dao động cầu treo là một phần quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Các phương pháp phân tích hiện nay bao gồm mô hình hóa số và thực nghiệm. Mô hình hóa số giúp dự đoán chính xác các đặc trưng dao động của cầu dưới tác động của tải trọng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc áp dụng các phương pháp phân tích hiện đại có thể giúp cải thiện độ chính xác trong việc dự đoán dao động. Giải pháp kiềm chế dao động có thể bao gồm việc sử dụng các thiết bị giảm chấn và tăng cường độ cứng cho kết cấu cầu. Việc áp dụng các biện pháp này không chỉ giúp giảm thiểu dao động mà còn nâng cao độ an toàn cho người sử dụng. Nghiên cứu cho thấy rằng, việc kiểm soát dao động là một yếu tố quan trọng trong thiết kế cầu treo, đặc biệt là đối với cầu treo dân sinh.

2.1. Các phương pháp kiểm soát dao động

Các phương pháp kiểm soát dao động cho cầu treo bao gồm lắp đặt các thiết bị giảm chấn và tăng cường kết cấu. Việc sử dụng các thiết bị giảm chấn như Tuned Mass Damper (TMD) đã được chứng minh là hiệu quả trong việc giảm thiểu dao động. Ngoài ra, việc tăng cường độ cứng cho kết cấu cầu cũng là một giải pháp quan trọng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc kết hợp nhiều phương pháp kiểm soát có thể mang lại hiệu quả cao hơn. Việc áp dụng các phương pháp này không chỉ giúp giảm thiểu dao động mà còn nâng cao độ an toàn cho người sử dụng. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh nhiều cầu treo dân sinh hiện nay vẫn chưa được thiết kế và thi công đúng tiêu chuẩn.

III. Đề xuất giải pháp kiềm chế dao động

Để nâng cao độ an toàn cho cầu treo dân sinh, việc đề xuất các giải pháp kiềm chế dao động là rất cần thiết. Các giải pháp này bao gồm việc áp dụng các thiết bị giảm chấn, tăng cường kết cấu và cải thiện thiết kế cầu. Việc sử dụng các thiết bị giảm chấn như TMD có thể giúp giảm thiểu dao động do tải trọng động. Ngoài ra, việc tăng cường độ cứng cho kết cấu cầu cũng là một giải pháp quan trọng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc kết hợp nhiều giải pháp có thể mang lại hiệu quả cao hơn trong việc kiểm soát dao động. Việc áp dụng các giải pháp này không chỉ giúp nâng cao độ an toàn mà còn kéo dài tuổi thọ của cầu. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh nhiều cầu treo dân sinh hiện nay vẫn chưa được thiết kế và thi công đúng tiêu chuẩn.

3.1. Thực nghiệm và đánh giá hiệu quả

Thực nghiệm và đánh giá hiệu quả của các giải pháp kiềm chế dao động là một phần quan trọng trong nghiên cứu. Việc thực hiện các thử nghiệm trên thực địa giúp kiểm chứng tính chính xác và hiệu quả của các mô hình số và các biện pháp kiểm soát dao động được đề xuất. Các kết quả thử nghiệm cho thấy rằng, việc áp dụng các giải pháp kiềm chế dao động có thể giúp giảm thiểu đáng kể dao động của cầu treo. Điều này không chỉ nâng cao độ an toàn cho người sử dụng mà còn cải thiện trải nghiệm khi di chuyển qua cầu. Việc đánh giá hiệu quả của các giải pháp này là cần thiết để đảm bảo rằng các cầu treo dân sinh đáp ứng được yêu cầu về an toàn và hiệu suất.