I. Giới thiệu
Bài viết này tập trung vào việc phân tích ứng xử động của kết cấu dầm chịu tác động của tải trọng di động trên nền đất, với sự chú ý đặc biệt đến ảnh hưởng của lực dọc. Việc nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong thiết kế và đánh giá độ an toàn của các công trình xây dựng, đặc biệt là trong lĩnh vực giao thông vận tải. Các nghiên cứu trước đây thường ít chú trọng đến lực dọc, dẫn đến những thiếu sót trong việc đánh giá ứng xử của dầm. Do đó, việc áp dụng phương pháp phần tử chuyển động (MEM) để khảo sát ứng xử động của dầm trên nền hai thông số chịu tải trọng động là cần thiết. Nền đất được mô hình hóa bằng nền hai thông số, cho phép phản ánh chính xác hơn các đặc tính làm việc thực tế của nền đất.
1.1 Tình hình nghiên cứu
Nghiên cứu về ứng xử của dầm dưới tác động của tải di động đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu. Các công trình nghiên cứu trước đây đã sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) và phương pháp biến đổi Fourier (FTM). Tuy nhiên, những phương pháp này thường gặp khó khăn khi áp dụng cho các hệ thống động di chuyển với nhiều bậc tự do. Do đó, phương pháp MEM được phát triển nhằm khắc phục những nhược điểm của FEM, đặc biệt là trong việc phân tích ứng xử động của dầm khi chịu tải trọng di động. Việc áp dụng MEM cho phép mô hình hóa chính xác hơn các yếu tố ảnh hưởng đến ứng xử của dầm, từ đó đưa ra những kết luận có giá trị cho việc thiết kế và xây dựng.
II. Mô hình dầm trên nền đàn hồi hai thông số
Mô hình dầm trên nền đàn hồi hai thông số được thiết lập nhằm phản ánh chính xác hơn các đặc tính làm việc của nền đất. Nền đất được mô hình hóa bằng hai thông số, cho phép tính toán chính xác hơn các ứng suất và biến dạng của dầm khi chịu tải trọng động. Việc thiết lập các ma trận khối lượng, ma trận độ cứng, và ma trận cản cho các phần tử kết cấu dầm là rất quan trọng trong việc phân tích ứng xử động. Các phương trình vi phân chủ đạo cho bài toán động cũng sẽ được trình bày trong phần này. Kết quả phân tích cho thấy ảnh hưởng của lực dọc đến độ võng của dầm, từ đó giúp đưa ra những kiến nghị cho việc thiết kế và xây dựng.
2.1 Thiết lập phương trình chuyển động dầm
Phương trình chuyển động của dầm được thiết lập dựa trên các nguyên lý cơ bản của cơ học. Việc xác định hàm dạng theo Hermitian cho một phần tử là một bước quan trọng trong quá trình này. Phương pháp phần tử chuyển động (MEM) cho phép mô hình hóa dầm một cách chính xác hơn, đặc biệt là trong các trường hợp có tải trọng di động. Các kết quả từ việc áp dụng phương pháp này cho thấy sự khác biệt rõ rệt trong ứng xử của dầm khi có sự tác động của lực dọc. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xem xét lực dọc trong các phân tích ứng xử động của dầm.
III. Kết quả phân tích số
Kết quả phân tích số cho thấy ảnh hưởng của các yếu tố như vận tốc, tải di động, và độ cứng nền đến độ võng của dầm. Các bài toán khảo sát được thực hiện nhằm kiểm chứng độ tin cậy của chương trình tính toán được phát triển bằng Matlab. Kết quả cho thấy sự hội tụ của bài toán và tính chính xác của các phương pháp đã áp dụng. Việc phân tích ứng xử động của dầm trong các điều kiện khác nhau giúp rút ra những kết luận quan trọng về thiết kế và an toàn của các công trình xây dựng. Các kết quả này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong việc cải thiện thiết kế kết cấu dầm.
3.1 Phân tích động lực học dầm
Phân tích động lực học dầm cho thấy sự ảnh hưởng của lực dọc đến ứng xử của dầm khi chịu tải trọng di động. Các bài toán khảo sát được thực hiện với nhiều điều kiện khác nhau, từ đó rút ra những kết luận về độ võng và ứng suất trong dầm. Kết quả cho thấy rằng lực dọc có thể làm tăng độ võng của dầm, dẫn đến những nguy cơ tiềm ẩn trong thiết kế. Việc xem xét lực dọc trong phân tích ứng xử động là rất cần thiết để đảm bảo an toàn cho các công trình xây dựng.
