ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜkhcn.vimaru.edu.vn/sites/khcn.vimaru.edu.vn/files/nghien_cuu_dao_dong... · việc hỗ trợ cho nghiên cứu khoa học, giảng dạy các lớp chuyên

Trần Ngọc An – Bộ môn Kỹ thuật xây dựng cầu đường Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA CÔNG TRÌNH

THUYẾT MINH

ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA DẦM CHỦ CẦU TREO NHỊP

LỚN BẰNG PHẦN MỀM ANSYS

Chủ nhiệm đề tài: TRẦN NGỌC AN

Hải Phòng, tháng 5/2016


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 6

1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu ............................................................ 6

2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ............................. 6

3. Mục tiêu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu ...................................................... 6

4. Phương pháp nghiên cứu, kết cấu của công trình nghiên cứu ....................... 7

5. Kết quả đạt được của đề tài ............................................................................ 7

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ANSYS ............................................... 8 CHƯƠNG 1

1.1. Lịch sử phát triển ........................................................................................ 8

1.2. Cấu trúc đầy đủ của một bài tính trong ANSYS [4] ................................... 8

1.2.1. Làm bài tính mới ................................................................................... 9

1.2.2. Định nghĩa tên, tiêu đề bài toán (Jobname) .......................................... 9

1.2.3. Định hướng bài tính (Preferences) ........................................................ 9

1.2.4. Xây dựng mô hình bài toán (Pre-processing phase) ........................... 10

1.2.5. Đặt tải trọng, điều kiện biên và tính toán (Processing phase) ............ 10

1.2.6. Giải bài toán (Solution) ....................................................................... 10

1.2.7. Khảo sát và xử lý kết quả (Post-Processing phase) ............................ 10

1.2.8. Lưu dữ liệu vào đĩa ............................................................................. 10

1.2.9. Đọc lại dữ liệu đã lưu .......................................................................... 10

MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG DẦM CHỦ CHƯƠNG 2

CẦU TREO NHỊP LỚN ..................................................................................... 11

2.1. Dao động tự do .......................................................................................... 11

2.2. Dao động cưỡng bức dưới tác dụng của tải trọng di động....................... 11

2.3. Dao động của dầm chủ cầu treo dưới tác dụng của các lực khí động....... 12


2.3.1. Dao động do xoáy khí (vortex shedding) ........................................... 13

2.3.2. Dao động do luồng gió rối (buffeting) ................................................ 13

2.3.3. Dao động uốn xoắn do lực tự kích (flutter) ........................................ 14

VÍ DỤ TÍNH TOÁN ...................................................................... 15 CHƯƠNG 3

3.1. Giới thiệu cầu Dakrong ............................................................................. 15

3.1.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của cầu [9] ............................................. 15

3.1.2. Tải trọng thiết kế [9] ........................................................................... 15

3.1.3. Vật liệu [9] .......................................................................................... 16

3.1.4. Số liệu về tháp cầu [9] ........................................................................ 16

3.1.5. Số liệu về dây văng [5] ....................................................................... 17

3.1.6. Bố trí chung và dạng mặt cắt một số kết cấu chính [9] ...................... 17

3.2. Tính toán, mô phỏng dao động cầu Dakrong bằng phần mềm ANSYS ... 21

3.2.1. Mô hình CAD cẩu Dakrong trong ANSYS ........................................ 21

3.2.2. Mô hình phần tử hữu hạn cầu Dakrong trong ANSYS ...................... 22

3.2.3. Khai báo các đặc trưng vật liệu trong ANSYS ................................... 22

3.2.4. Khai báo điều kiện biên trong ANSYS ............................................... 23

3.2.5. Các mode dao động uốn và dao động xoắn ứng với các tần số thấp

nhất ................................................................................................................ 23

3.2.6. Mô phỏng dao động cưỡng bức của cầu Dakrong bằng phần mềm

ANSYS .......................................................................................................... 26

KẾT LUẬN ......................................................................................................... 28

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 29


DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Trang

Bảng 2.1. Số Strouhal cho một số dạng mặt cắt 13

Bảng 3.1. Bê tông 16

Bảng 3.2. Các đặc trưng 16

Bảng 3.3. Số liệu về dây văng 17


DANH SÁCH HÌNH ẢNH

Trang

Hình 2.1. Mô hình xe chuyển động trên cầu 12

Hình 2.2. Các dạng dao động tương ứng các vùng vận tốc gió 12

Hình 3.1. Bố trí chung cầu Dakrong 18

Hình 3.2. Mặt bằng cầu Dakrong 19

Hình 3.3. Mặt cắt ngang dầm cầu tại vị trí không có dầm dọc phụ 20

Hình 3.4. Mặt cắt ngang dầm cầu tại vị trí có dầm dọc phụ 20

Hình 3.5. Mặt cắt ngang dầm dọc chính và dầm dọc phụ 20

Hình 3.6. Mặt cắt ngang dầm ngang loại 1 và loại 2 20

Hình 3.7. Mặt cắt ngang tháp cầu 21


MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu

Phần mềm ANSYS là một chương trình phần tử hữu hạn lớn với nhiều module

khác nhau, cho phép giải quyết các bài toán phi tuyến và tuyến tính trong các lĩnh vực:

cơ học vật rắn, thủy khí động lực học, cơ sinh học, điện, nhiệt, từ trường, truyền âm,

…

Nhằm bước đầu tìm hiểu, nghiên cứu về phần mềm ANSYS, trong nội dung đề

tài này, tác giả mạnh dạn trình bày việc sử dụng phần mềm ANSYS để tính toán, mô

phỏng dao động cầu treo nhịp lớn.

Đối với riêng lĩnh vực cầu, nếu nắm vững được phần mềm này (tất nhiên đi kèm

với việc phải mua bản quyền phần mềm của hãng ANSYS), việc tính toán, mô phỏng

ứng xử của kết cấu cầu (không chỉ trong lĩnh vực dao động) trên phần mềm sẽ tiết

kiệm được rất nhiều chi phí so với việc phải làm thí nghiệm trên mô hình thu nhỏ.

2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài

Với khả năng tính toán mạnh trên nhiều lĩnh vực, tại Việt Nam, phần mềm

ANSYS đã nhận được sự quan tâm rất lớn của các trường đại học. Ví dụ, tại trường

Đại học Bách Khoa Hà Nội, trung tâm phát triển và ứng dụng phần mềm công nghiệp

(DASI Center) đã tổ chức các lớp đào tạo phần mềm ANSYS và hướng dẫn nghiên

cứu khoa học cho sinh viên, chủ yếu của hai ngành Cơ điện tử và Kỹ thuật hàng

không; tại trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh, ANSYS được sử dụng trong

việc hỗ trợ cho nghiên cứu khoa học, giảng dạy các lớp chuyên ngành sau đại học và

bổ túc cho các kỹ sư Cơ kỹ thuật, Cơ khí, Xây dựng, Dầu khí, Kỹ thuật giao thông; …

Một loạt các sách hướng dẫn về phần mềm ANSYS đã được các tác giả trong nước

trình bày nhằm phục vụ cho mục đích nghiên cứu về phần mềm này như các tài liệu

[2], [3], [4], [8].

3. Mục tiêu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là tính toán, mô phỏng dao động của dầm chủ cầu

treo bằng phần mềm ANSYS.


4. Phương pháp nghiên cứu, kết cấu của công trình nghiên cứu

Sử dụng phần mềm ANSYS để tính toán, mô phỏng dao động của dầm chủ cầu

treo với các bài toán chính: Dao động tự do, dao động cưỡng bức dưới tác dụng của tải

trọng di động, dao động dưới tác dụng của các lực khí động.

5. Kết quả đạt được của đề tài

- Đối với dao động tự do:

+ Xác định tần số dao động uốn.

+ Xác định tần số dao động xoắn.

- Đối với dao động cưỡng bức dưới tác dụng của tải trọng di động: Xác định

chuyển vị lớn nhất của dầm chủ cầu dưới tác dụng của tải trọng di động tương ứng với

một vận tốc di chuyển bất kỳ.

- Đối với dao động dưới tác dụng của các lực khí động: Nghiên cứu dao động của

dầm chủ trong cầu trong trường hợp dưới tác dụng của lực nâng do xoáy khí.


CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ANSYS

1.1. Lịch sử phát triển

ANSYS (viết tắt của cụm từ tiếng Anh là ANalysis SYStem) là tên của một

phần mềm thương mại nổi tiếng của một công ty chuyên thiết kế các phần mềm

mô phỏng kỹ thuật có trụ sở ở phía nam bang Pennsylvania, Hoa Kỳ.

Công ty này bắt đầu được vận hành vào năm 1970, với mục đích là áp dụng

phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) xây dựng nên một phần mềm để giải các

bài toán tĩnh học, động học, nhiệt động và truyền nhiệt [13].

Kể từ năm 2000 trở đi, ANSYS liên tục tăng cường sức mạnh bằng việc

thâu tóm hàng loạt công ty cạnh tranh như CADOE, CFX (2003), Century

Dynamics, Harvard Thermal, Fluent Inc. (2006), Ansoft Corporation (2008),

Apache Design Solutions (2011), Esterel Technologies (2012), EVEN (2013),

Reaction Design (2013) and Spaceclaim Corporation (2014) [13].

Hiện nay, ANSYS là một trong những phần mềm rất mạnh, cho phép giải

quyết nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác nhau như: cơ học vật rắn, thủy khí động lực

học, cơ sinh học, điện, nhiệt, từ trường, truyền âm, … Chương trình ANSYS

được dùng rộng rãi trong kỹ nghệ và được dùng để giảng dạy ở hầu hết các

trường đại học kỹ thuật ở Mỹ, châu Âu, châu Á, …

1.2. Cấu trúc đầy đủ của một bài tính trong ANSYS [4]

Cấu trúc đầy đủ của một bài tính trong ANSYS gồm các phần:

- Tính toán mới (Clear & Start New)

- Định nghĩa tên bài tính (Jobname)

- Định nghĩa tiêu đề (Change Title)

- Định hướng bài tính (Preferences)

- Tạo mô hình tính (Preprocessor).


- Tính toán (Solution).

- Xử lý kết quả (Postprocesor).

- Tối ưu trong thiết kế (Design Opt).

- Lưu kết quả vào đĩa (Save_DB)

- Đọc lại kết quả (Resume from).

1.2.1. Làm bài tính mới

Utility Menu>File>Clear & Start New>chọn OK>Yes (bắt đầu soạn thảo

mới).

1.2.2. Định nghĩa tên, tiêu đề bài toán (Jobname)

Tên (Name): Tên không quá 8 ký tự.

Tiêu đề (Title): tiêu đề để giải thích, ghi chú khi xuất dữ liệu đồ họa.

1.2.3. Định hướng bài tính (Preferences)

1.2.3.a. Chọn lựa kiểu bài tính

Chọn lựa có thể là: tính toán cấu trúc (Structural), tính toán nhiệt (Thermal),

tính toán cơ lưu chất (ANSYS® Fluid, FLOTRAN CFD), tính toán từ trường

(Magnetic-Nodal, Magnetic-Edge), tính toán về điện (Electric).

1.2.3.b. Phương pháp chia lưới - dạng xấp xỉ:

- Phương pháp “h-Method” là phương pháp chia lưới với bậc đa thức

không đổi. Nó thường đòi hỏi sự tạo lưới phần tử phải thật tốt. Dùng giải các bài

toán cấu trúc, ANSYS® đã mặc định phương pháp này.

- Phương pháp “p-Method” là phương pháp chia lưới với bậc đa thức thay

đổi. Dùng cho tính toán cấu trúc tĩnh-tuyến tính (linear structural static

analyses). Có được lời giải chính khá chính xác ngay trong trường hợp tạo lưới

phần tử thô (coarse mesh).

1.2.3.c. Tính toán động lực học:


Có thể chọn dạng tường minh hoặc dạng ẩn (LS-DYNA Explicit/Implicit).

1.2.4. Xây dựng mô hình bài toán (Pre-processing phase)

Để tạo mô hình tính, chúng ta thực hiện các bước sau:

1.2.4.a. Định nghĩa kiểu phần tử (Element Type)

1.2.4.b. Các hằng số (Real Constants)

1.2.4.c. Đặc trưng vật liệu (Material Props).

1.2.4.d. Đơn vị do người sử dụng thống nhất và hiểu ngầm.

1.2.4.e. Tạo mô hình tính (nút và phần tử)

1.2.5. Đặt tải trọng, điều kiện biên và tính toán (Processing phase)

Chúng ta có thể đặt tải trọng và điều kiện biên trong phần “Pre-

processing”.

Đặt điều kiện biên và tải trọng (Boundary conditions-Loads)

1.2.6. Giải bài toán (Solution)

Chọn kiểu tính toán, sau đó thực hiện công việc tính toán.

1.2.7. Khảo sát và xử lý kết quả (Post-Processing phase)

1.2.7.a. Đặt (set) các bước và các bước con, cần thiết cho bài tính theo

thời gian

1.2.7.b. Xem kết quả (Preview the Results)

1.2.8. Lưu dữ liệu vào đĩa

Dữ liệu của mô hình tính được lưu trong tập tin có phần mở rộng “*.db”.

Kết quả của bài tính kết cấu thì lưu trong tập tin có phần mở rộng “.rst”.

Bài tính nhiệt thì lưu trong tập tin có phần mở rộng “.rth”.

1.2.9. Đọc lại dữ liệu đã lưu

Khi có nhu cầu đọc lại dữ liệu đã lưu thì thực hiện các bước:

Utility Menu>File>Resume from …


CHƯƠNG 2

MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG DẦM CHỦ CẦU

TREO NHỊP LỚN

2.1. Dao động tự do

Đối với dầm chủ cầu treo (dây văng, dây võng) các dạng dao động tự do

sau đây thường được tính toán mô phỏng số:

- Dao động uốn theo phương đứng.

- Dao động uốn theo phương ngang.

- Dao động dọc trục của dầm chủ cầu (theo phương xe chạy).

- Dao động xoắn của dầm chủ cầu.

Dao động uốn theo phương ngang cầu thường là nhỏ (độ cứng chống uốn

theo phương ngang của dầm chủ cầu thường rất lớn) nên có thể bỏ qua trong

tính toán dao động cầu. Trong 4 loại dao động này, thông thường, dao động uốn

theo phương đứng và dao động xoắn của dầm chủ cầu được các kỹ sư cầu đường

quan tâm nhất. Việc tính toán trước tần số dao động uốn theo phương đứng và

tần số dao động xoắn sẽ giúp cho người kỹ sư thiết kế có thể đưa ra các biện

pháp thay đổi về mặt kết cấu để tránh trường hợp hai tần số này quá gần nhau,

dẫn đến có thể gây ra hiện tượng cộng hưởng uốn-xoắn kết hợp.

2.2. Dao động cưỡng bức dưới tác dụng của tải trọng di động

Khi tính toán dao động dầm chủ cầu treo nhịp lớn, thông thường người ta

sẽ sử dụng mô hình phẳng và chỉ tính đến dao động uốn theo phương đứng.

Xe được có thể được mô hình hóa dưới hai dạng [5]:

+ Dạng chất điểm mang khối lượng chuyển động êm đềm.

+ Dạng chất điểm đặt trên các phần tử đàn hồi và cản chuyển động trên

dầm, ngoài ra xe còn chịu tác dụng của lực Gsin(Ωt+γ) do phần khối lượng

không cân bằng của động cơ gây ra.


Hình 2.1. Mô hình xe chuyển động trên cầu [5]

Một số các bộ thông số của mô hình tải trọng di động được sử dụng trong

tính toán dao động cầu [5]:

+ Bộ thông số 1: m = 6515 kg, k = 716781.38 N/m, c = 2871.74 Ns/m, G

= 1000 N, Ω = 100 rad/s, γ = 0 rad.

+ Bộ thông số 2: m = 14400 kg, k = 2430000 N/m, c = 28000 Ns/m, G = 0

N, Ω = 0 rad/s, γ = 0 rad.

+ Bộ thông số 3: m = 17600 kg, k = 3500000 N/m, c = 42000 Ns/m, G =

1000 N, Ω = 100 rad/s, γ = 0 rad.

2.3. Dao động của dầm chủ cầu treo dưới tác dụng của các lực khí động

Tùy thuộc vào vùng vận tốc gió, mà đối với mỗi một cầu cụ thể sẽ có các

dạng dao động trội như trên hình 2.2.

Hình 2.2. Các dạng dao động tương ứng các vùng vận tốc gió.

Với vận tốc gió nhỏ, dao động trội sẽ là dao động do xoáy khí (vortex

shedding). Với vận tốc gió trung bình, dao động trội sẽ là dao động do luồng gió

mv

sinG t

ck


rối (buffeting). Với vận tốc gió lớn, dao động trội sẽ là dao động uốn xoắn tự

kích khí động học (flutter).

2.3.1. Dao động do xoáy khí (vortex shedding)

Trong một số trường hợp, vật cản cố định sẽ chịu tác dụng của các xoáy

khí luân phiên có tần số cơ bản sf , tương ứng với số Strouhal [13]

sf DSt

U

với St phụ thuộc vào dạng hình học của vật cản và số Reynold, được xác định

bằng thực nghiệm (xem bảng 2.1), D là kích thước của vật cản theo phương

vuông góc với hướng gió và U là vận tốc trung bình của luồng gió thổi đều qua

vật cản. Hệ áp suất tác dụng lên bề mặt vật cản gây ra thành phần lực đẩy và lực

nâng với các hàm điều hoà cơ bản có các tần số lần lượt là sf và 2 sf và một cách

tổng quát là một momen xoắn có tần số chính Sf .

Bảng 2.1 Số Strouhal cho một số dạng mặt cắt [11]

Hướng gió Dạng mặt cắt Giá trị St

0,15

53.102 Re 3.10

5 63.10 Re 3,5.10

6Re 3,5.10

0,2

0,2 0,3

0,3

2.3.2. Dao động do luồng gió rối (buffeting)

Thông thường, luồng gió thổi qua cầu sẽ có sự rối loạn (thay đổi về giá trị

vận tốc gió theo các phương). Sử dụng mô hình lực gió á tĩnh, ta có thể xác định

gần đúng các thành phần lực do sự rối của luồng gió như sau [1]:


2

2

2 2

12 '

2

12 '

2

12 '

2

b L L D

b D D L

b M M

u wL U B C C C

U U

u wD U B C C C

U U

u wM U B C C

U U

2.3.3. Dao động uốn xoắn do lực tự kích (flutter)

Khi dầm chủ cầu treo dao động uốn xoắn, sự tương tác giữa chuyển động

của dầm chủ cầu và luồng gió thổi sẽ phát sinh ra các thành phần lực khí động

học bổ sung (gọi là các lực tự kích). Các thành phần lực này được xem như tỷ lệ

bậc nhất với các thành phần chuyển vị và các thành phần vận tốc của dầm chủ

cầu treo và có dạng như sau [1]:

2 * * 2 * 2 * * 2 *

1 2 3 4 5 6

2 2 * * 2 * 2 * * 2 *

1 2 3 4 5 6

2 * * 2 * 2 * * 2 *

1 2 3 4 5 6

1

2

1

2

1

2

se

se

se

h B h p pL U B KH KH K H K H KH K H

U U B U B

h B h p pM U B KA KA K A K A KA K A

U U B U B

p B p h hD U B KP KP K P K P KP K P

U U B U B


CHƯƠNG 3

VÍ DỤ TÍNH TOÁN

3.1. Giới thiệu cầu Dakrong

Cầu Dakrong trên quốc lộ 14 thuộc tỉnh Quảng Trị được Bộ giao thông vận

tải chính thức phê duyệt đầu tư bằng quyết định số 895 /QĐ-GTVT.

3.1.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của cầu [9]

Cầu dây văng dài 173.9m gồm 4 nhịp: 22.5 m + 42.0 m + 86.9 m + 22.5 m.

Mặt cầu rộng 9 m bao gồm:

- 2 làn xe rộng 2×3m.

- 2 làn người đi bộ rộng 2×1m.

- 2×0.5 m gờ lan can.

Dầm chủ là dầm hàn, kết cấu dầm thép liên hợp với bản BTCT mặt cắt

ngang là hai dầm I, chiều cao dầm 1024 m; bản bê tông mặt cầu dày 20 cm; lớp

phủ mặt cầu dày bình quân 7 cm; cách 3 m dùng một dầm ngang I600, riêng tại

vị trí neo cáp dây văng dùng I910.

3.1.2. Tải trọng thiết kế [9]

3.1.2.a. Tĩnh tải:

- Trọng lượng riêng bê tông lấy bằng 25 kN/m3

- Trọng lượng riêng thép lấy bằng 78.5 kN/m3

- Trọng lượng riêng lớp phủ lấy bằng 23 kN/m3

3.1.2.b. Hoạt tải

- Đoàn xe H18 (mỗi xe nặng 18 tấn đặt cách nhau 10 m) trong đó có một xe

nặng 30 tấn.

- Kiểm toán một xe X60.

- Tải trọng người đi bộ lấy 300kg/m2.


3.1.3. Vật liệu [9]

Kết cấu cầu Dakrong dùng dầm thép liên hợp cho nên các dạng vật liệu sau

đây được sử dụng:

3.1.3.a. Bê tông

Bảng 3.1. Bê tông

Cấu kiện Cường độ chịu nén

(Mpa)

Modul đàn hồi

(Mpa)

Dầm và tháp chính 35 31799

Trụ chính cọc khoan nhồi 30 29440

Các kết cấu phần dưới khác 24 26332

3.1.3.b. Các thanh cốt thép thường

- Cốt thép chịu lực của cột tháp:

+ Giới hạn chảy: fsy = 400 Mpa

+ Modul đàn hồi: Es = 3,1×103 Mpa

- Các loại thép khác:

+ Giới hạn chảy: fsy = 300 Mpa

+ Modul đàn hồi: Es = 2,04×105 Mpa

3.1.3.c. Cáp dây văng và thép dự ứng lực

Bảng 3.2. Các đặc trưng

Loại Giới hạn bền

(Mpa)

Giới hạn chảy

(Mpa)

Modul đàn hồi

(Mpa)

Cáp dây văng Tao cáp ø 15.2 1900 1600 2,0×105

Ứng suất làm việc trong cáp khống chế ở trị số 0.4.

3.1.3.d. Dầm thép

Dùng loại thép hàn có giới hạn chảy fsy = 360MPa.

3.1.4. Số liệu về tháp cầu [9]

- Khối lượng riêng: μ = 14250 kg/m.


- Độ cứng chống uốn: EJ = 1720.01*108 Nm2

3.1.5. Số liệu về dây văng [5]

Bảng 3.3. Số liệu về dây văng

Số hiệu Modul đàn hồi Diện tích

1 2*1011

N/m2

0.00378 m2

2 2*1011

N/m2

0.00266 m2

3 2*1011

N/m2

0.00266 m2

4 2*1011

N/m2

0.00168 m2

5 2*1011

N/m2

0.00168 m2

6 2*1011

N/m2

0.00168 m2

7 2*1011

N/m2

0.00168 m2

8 2*1011

N/m2

0.00168 m2

9 2*1011

N/m2

0.00168 m2

10 2*1011

N/m2

0.00168 m2

11 2*1011

N/m2

0.00266 m2

12 2*1011

N/m2

0.00266 m2

13 2*1011

N/m2

0.00266 m2

14 2*1011

N/m2

0.00266 m2

15 2*1011

N/m2

0.00266 m2

3.1.6. Bố trí chung và dạng mặt cắt một số kết cấu chính [9]


Hình 3.1. Bố trí chung cầu Dakrong

Ghi chú: Kích thước trên bản vẽ đơn vị là mm.


Hình 3.2. Mặt bằng cầu Dakrong

Ghi chú:

+ Kích thước bản vẽ đơn vị là mm.

+ Dầm ngang không ghi chú là dầm ngang loại 2.


Hình 3.3. Mặt cắt ngang dầm cầu tại vị trí không có dầm dọc phụ

Hình 3.4. Mặt cắt ngang dầm cầu tại vị trí có dầm dọc phụ

Hình 3.5. Mặt cắt ngang dầm dọc chính và dầm dọc phụ

Hình 3.6. Mặt cắt ngang dầm ngang loại 1 và dầm ngang loại 2


Hình 3.7. Mặt cắt ngang tháp cầu

3.2. Tính toán, mô phỏng dao động cầu Dakrong bằng phần mềm

ANSYS

3.2.1. Mô hình CAD cẩu Dakrong trong ANSYS


3.2.2. Mô hình phần tử hữu hạn cầu Dakrong trong ANSYS

3.2.3. Khai báo các đặc trưng vật liệu trong ANSYS


3.2.4. Khai báo điều kiện biên trong ANSYS

3.2.5. Các mode dao động uốn và dao động xoắn ứng với các tần số

thấp nhất




3.2.6. Mô phỏng dao động cưỡng bức của cầu Dakrong bằng phần

mềm ANSYS


Chuyển vị uốn theo phương ngang lớn nhất tại vị trí đỉnh tháp là 2.373 mm.

Chuyển vị uốn theo phương đứng lớn nhất của dầm chủ là 0.32667 mm.


KẾT LUẬN

Trong nội dung đề tài đã trình bày về việc sử dụng phần mềm ANSYS đề

tính toán dao động của một mô hình cầu treo cụ thể, đó là cầu Dakrong ở Quảng

Trị. Các vấn đề dao động cần nghiên cứu gồm:

+ Dao động tự do của dầm chủ cầu (dao động uốn và dao động xoắn).

+ Dao động uốn cưỡng bức của dầm chủ cầu dưới tác dụng của tải trọng

di động.

+ Dao động của dầm chủ cầu dưới tác dụng của các lực nâng do xoáy khí.

Các vấn đề cần nghiên cứu tiếp theo bao gồm:

+ Tính toán, mô phỏng dao động uốn xoắn cưỡng bức của dầm chủ cầu

dưới tác dụng của đoàn tải trọng di động.

+ Tính toán, mô phỏng dao động uốn xoắn của dầm chủ cầu dưới tác dụng

của các lực khí động (các lực tự kích, lực do rối của dòng khí).


TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Trần Ngọc An (2014) Tính toán ổn định khí động flutter của dầm chủ trong

kết cấu cầu hệ dây bằng phương pháp bước lặp. Luận án Tiến sĩ, Đại học Bách

Khoa Hà Nội.

[2] Vũ Quốc Anh (2012) Tính kết cấu bằng phần mềm ANSYS, version 10.0.

NXB Xây dựng.

[3] Vũ Hoàng Hưng, Nguyễn Quang Hùng (2012) ANSYS - Phân tích kết cấu

công trình thủy lợi thủy điện. NXB Xây dựng.

[4] Nguyễn Văn Phái, Trương Tích Thiện, Nguyễn Tường Long, Nguyễn Định

Giang (2006) Giải bài toán cơ kỹ thuật bằng chương trình ANSYS. NXB Khoa

học và kỹ thuật.

[5] Nguyễn Minh Phương (2009) Tính toán dao động uốn của dầm liên tục và

tấm trực hướng hình chữ nhật chịu tác dụng của nhiều vật thể di động. Luận án

Tiến sĩ, Đại học Bách Khoa Hà Nội.

[6] Lê Đình Tâm, Phạm Duy Hòa (2001) Cầu dây văng. NXB Khoa học và kỹ

thuật.

[7] Nguyễn Viết Trung, Hoàng Hà ( 2004) Thiết kế cầu treo dây võng. NXB

Xây dựng.

[8] Đinh Bá Trụ (2000) Hướng dẫn sử dụng ANSYS – Chương trình phần mềm

thiết kế mô phỏng bằng phương pháp phần tử hữu hạn. NXB Khoa học và kỹ

thuật.

[9] Tổng công ty TVTK GTVT, Công ty TVTK Cầu lớn – Hầm (1999) Thuyết

minh và bản vẽ thiết kế kỹ thuật cầu Dakrong.

[10] Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN

2737 – 1995. Tiêu chuẩn xây dựng TCXD 229 – 1999

[11] R.W. Clough, Joseph Penzien (1993) Dynamics of structures. McGraw-Hill,

New York.


[12] Emil Simiu, Robert H. Scanlan (1996) Wind effects on structures (3rd

editon). John Wiley & Sons

[13] https://vi.wikipedia.org

[14] ANSYS, Inc (2007) Training Manual – ANSYS v11.0 New features.

[15] http://www.ansys.com/

Documents

ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜkhcn.vimaru.edu.vn/sites/khcn.vimaru.edu.vn/files/nghien_cuu_dao_dong... · việc hỗ trợ cho nghiên cứu khoa học, giảng dạy các lớp chuyên