Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu dao động kết cấu cầu dây văng dưới tác dụng của hoạt tải di động, xét đến độ gồ ghề ngẫu nhiên của mặt cầu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN DUY THẢO

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG KẾT CẤU CẦU DÂY VĂNG
DƢỚI TÁC DỤNG CỦA HOẠT TẢI DI ĐỘNG, XÉT ĐẾN
ĐỘ GỒ GHỀ NGẪU NHIÊN CỦA MẶT CẦU

Ngành

:

Cơ kỹ thuật

MÃ SỐ

:

62.52.01.01

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

ĐÀ NẴNG - 2018

Công trình này đã đƣợc hoàn thành tại:
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Cán bộ hƣớng dẫn:
1. PGS. TS. NGUYỄN XUÂN TOẢN
2. GS. TS. KURIYAMA YUKIHISA

Cán bộ phản biện 1: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG
Cán bộ phản biện 2: PGS. TS PHẠM DUY HÒA
Cán bộ phản biện 3: TS. NGUYỄN LAN
Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Đại
Học Đà Nẵng tại trường Đại Học Đà Nẵng, TP. Đà Nẵng.
Vào lúc 14h00 ngày 04 tháng 5 năm 2018.

Luận án này có thể được tra cứu tại:
Trung Tâm Thông Tin Học Liệu, Đại Học Đà Nẵng.

1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài:
Trong số các tải trọng tác dụng lên công trình cầu thì hoạt tải
xe là tải trọng rất quan trọng, là mục tiêu tải trọng cần đạt được trong
giai đoạn khai thác của bài toán thiết kế cầu. Về bản chất, hoạt tải xe
là một quá trình động và có tính ngẫu nhiên, trị số của tải trọng xe
không những phụ thuộc vào trọng lượng của xe mà còn phụ thuộc
vào độ mấp mô mặt cầu, vận tốc xe chạy, gia tốc và vận tốc chuyển
dịch của kết cấu….. Ngoài ra, chính bản thân các đặc trưng hình học
và vật lý của kết cấu, các điều kiện liên kết…cũng là các tham số
ngẫu nhiên. Vì vậy, để xác định trạng thái - ứng suất của công trình
cầu một cách chính xác, phù hợp với sự làm việc thực tế cần sử dụng
các phương pháp tính toán theo quan điểm động lực học ngẫu nhiên
phi tuyến. Các công trình nghiên cứu dao động kết cấu cầu dây văng
(CDV) do hoạt tải có xét đến đồng thời cả tính ngẫu nhiên và cả tính
phi tuyến, do tính chất phức tạp của bài toán, còn ít được nghiên cứu.
Trong luận án này, tác giả nghiên cứu dao động kết cấu CDV dưới
tác dụng của hoạt tải xe di động xét đến độ gồ ghề ngẫu nhiên của
mặt cầu nhằm đạt được độ chính xác cao, phù hợp với trạng thái chịu
lực của công trình cầu trong thực tế, góp phần phát triển và hoàn
thiện các phương pháp tính toán thiết kế công trình cầu là bài toán có
ý nghĩa cấp thiết về khoa học và thực tiễn.
2. Mục tiêu nghiên cứu:
Mục tiêu nghiên cứu của luận án là phân tích dao động và xác
định hệ số động lực trong kết cấu CDV dưới tác dụng của hoạt tải xe
di động trên mặt cầu có độ gồ ghề ngẫu nhiên.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:

2
Đối tượng nghiên cứu là dao động của kết cấu CDV dưới tác
dụng của hoạt tải xe di động trên mặt cầu không bằng phẳng.
Phạm vi nghiên cứu là dao động trong mặt phẳng đứng của
CDV dưới tác dụng của hoạt xe di động trên mặt cầu mấp mô.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu:
Phương pháp nghiên cứu kết hợp nghiên cứu lý thuyết với
nghiên cứu thực nghiệm. Luận án nghiên cứu áp dụng phương pháp
mô phỏng Monte-Carlo để phân tích tương tác động lực học ngẫu
nhiên kết cấu CDV dưới tác dụng của hoạt tải xe di động trên mặt
cầu không bằng phẳng. Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) được
sử dụng để mô hình hoá kết cấu và tải trọng xe di động trong miền
không gian, phương pháp Runge-Kutta được áp dụng để giải bài toán
tương tác cầu-xe trong miền thời gian. Kết quả phân tích lý thuyết
được kiểm chứng bằng các kết quả đo đạc thực nghiệm trên công
trình thực tế đang khai thác sử dụng. Nghiên cứu chế tạo thiết bị xe
thực nghiệm để đo đạc độ mấp mô thực tế trên công trình cầu.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
Ý nghĩa khoa học của luận án là nghiên cứu hoàn thiện mô
hình tương tác dao động ngẫu nhiên kết cấu CDV dưới tác dụng của
hoạt tải xe di động trên mặt cầu không bằng phẳng; mô tả chính xác
hơn dao động và lực tác động ngẫu nhiên của hoạt tải xe di động trên
mặt cầu mấp mô; đánh giá hệ số động lực công trình cầu theo quan
điểm ngẫu nhiên; khảo sát ảnh hưởng của tương tác động lực học các
bộ phận của kết cấu CDV trong hệ thống cầu-xe có xét đến ảnh
hưởng độ mấp mô ngẫu nhiên mặt cầu.

3
Ý nghĩa thực tiễn của luận án là có thể áp dụng vào việc phân
tích động lực kết cấu CDV trong công tác thiết kế hoặc đánh giá đáp
ứng cầu trong khai thác.
6. Cấu trúc của luận án:
Ngoài các phần mở đầu, mục lục, danh mục công trình khoa
học đã công bố cúa tác giả, danh mục tài liệu tham khảo, nội dung
của luận án bao gồm 04 chương, phần kết luận và phụ lục như sau:
- Chương 1. Tổng quan về nghiên cứu tương tác động lực học
công trình cầu, cầu dây văng dưới tác dụng hoạt tải xe di động
- Chương 2. Mô hình hóa độ gồ ghề mặt cầu theo lý thuyết
ngẫu nhiên và phân tích thống kê các đặc trưng của quá trình ngẫu
nhiên.
- Chương 3. Xây dựng chương trình phân tích dao động kết
cấu CDV dưới tác dụng của hoạt tải di động, xét đến độ gồ ghề ngẫu
nhiên của mặt cầu bằng phương pháp mô phỏng Monte-Carlo.
- Chương 4. Thực nghiệm và phân tích số mô hình tương tác
dao động kết cấu CDV dưới tác dụng của hoạt tải di động, xét đến độ
gồ ghề ngẫu nhiên của mặt cầu.
- Kết luận và kiến nghị các nghiên cứu tiếp theo.
- Phần phụ lục.

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TƢƠNG
TÁC ĐỘNG LỰC HỌC CÔNG TRÌNH CẦU, CẦU DÂY
VĂNG DƢỚI TÁC DỤNG CỦA HOẠT TẢI XE DI ĐỘNG
1.1. Mở đầu
Bài toán phân tích dao động công trình cầu dưới tác dụng của hoạt
tải di động đã thu hút sự quan tâm của nhiều tác giả trên toàn thế giới