Báo cáo khoa học: tính toán tà vẹt bê tông dự ứng lực

Tà vẹt bêtông hai khối hiện nay đang đ-ợc dùng phổ biến cho đ-ờng sắt Việt Nam với chiều dài khoảng 2600 km. Hiện nay, do nhu cầu tăng tốc độ của tàu lên trên 100 km/h và việc thay thế những tà vẹt đã bị h- hỏng nên tà vẹt dự ứng lực cũng đang đ-ợc quan tâm và nghiên cứu, chế tạo để đ-a vào sản xuất. Nhà n-ớc, do vậy, sẽ phải đầu t- nhiều tỉ đồng trong vài năm tới cho việc này. Nh-ng ở n-ớc ta hiện nay ch-a có một tiêu chuẩn h-ớng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: "tính toán tà vẹt bê tông dự ứng lực" tÝnh to¸n tμ vÑt bª t«ng dù øng lùc kS. TrÇn ngäc linh Bé m«n T§H ThiÕt kÕ C§ - §H GTVT thS. vò v¨n thµnh Bé m«n §Þa kü thuËt - §H GTVT Tãm t¾t: Tμ vÑt bªt«ng hai khèi hiÖn nay ®ang ®−îc dïng phæ biÕn cho ®−êng s¾t ViÖt Nam víi chiÒu dμi kho¶ng 2600 km. HiÖn nay, do nhu cÇu t¨ng tèc ®é cña tμu lªn trªn 100 km/h vμ viÖc thay thÕ nh÷ng tμ vÑt ®· bÞ h− háng nªn tμ vÑt dù øng lùc còng ®ang ®−îc quan t©m vμ nghiªn cøu, chÕ t¹o ®Ó ®−a vμo s¶n xuÊt. Nhμ n−íc, do vËy, sÏ ph¶i ®Çu t− nhiÒu tØ ®ång trong vμi n¨m tíi cho viÖc nμy. Nh−ng ë n−íc ta hiÖn nay ch−a cã mét tiªu chuÈn h−íng dÉn nμo ®Ó tÝnh to¸n c¸c lo¹i tμ vÑt nμy. Nh÷ng ng−êi thiÕt kÕ, s¶n xuÊt vμ ng−êi cã thÈm quyÒn duyÖt thiÕt kÕ ®Òu ph¶i dùa vμo c¸c tiªu chuÈn cña n−íc ngoμi nh− Nga, NhËt, T©y ¢u vμ Trung Quèc, nh−ng ý kiÕn còng ch−a thèng nhÊt. ViÖc ph©n tÝch b¶n chÊt c¬ häc cña tμ vÑt vμ trªn c¬ së ®ã lùa chän mét tiªu chuÈn tÝnh to¸n thiÕt kÕ tμ vÑt phï hîp víi ®iÒu kiÖn n−íc ta hiÖn nay lμ môc tiªu cña bμi b¸o nμy. Summary: The two blocks concrete sleepers are now being used popular in Viet Nam with total length about 2400km rail road. Some sleepers are old and some are not good enough for upgrading the velocity of 100km/h or greater. They need to be replaced by prestressed concrete sleepers. The article introduces the analysing method for mechanical model of this structure and gives some recommendations for the designers. Tµ vÑt BTD¦L ®−îc ph©n ra thµnh 2 lo¹i theo c¸ch thøc t¹o dù øng lùc: KÐo tr−íc vµ kÐosau. TÝnh to¸n hai lo¹i tµ vÑt nµy, nãi chung lµ gåm 3 néi dung chÝnh sau: 1. X¸c ®Þnh t¶i träng t¸c dông lªn tµ vÑt. 2. TÝnh néi lùc do t¶i träng g©y ra. 3. KiÓm to¸n vÒ ®é bÒn, ®é bÒn mái vµ sù h×nh thµnh vÕt nøt cña tµ vÑt trong mäi tr−ênghîp chÞu lùc. Sau ®©y lÇn l−ît ph©n tÝch nh÷ng nÐt chÝnh cña c¸c néi dung trªn.I. X¸c ®Þnh t¶i träng t¸c dông lªn tμ vÑt Tµ vÑt lµm viÖc trong mét hÖ thèng kÕt cÊu gåm cã: ray, tµ vÑt, c¸c phèi kiÖn, líp ®¸ ba l¸tvµ nÒn ®−êng. T¶i träng chÝnh t¸c dông lªn tµ vÑt lµ t¶i träng ®Çu m¸y. Sù t¸c dông nµy ®−îcthùc hiÖn gi¸n tiÕp qua ray vµ phô thuéc vµo c¸c yÕu tè nh−: lo¹i ®Çu m¸y, ray, phèi kiÖn, tèc ®éch¹y tµu, nÒn ®−êng, ®−êng cong hoÆc th¼ng,... Nãi chung, ph¶i lµm nhiÒu thÝ nghiÖm ®Ó x¸c®Þnh t¶i träng t¸c dông vµ do vËy cã nhiÒu th«ng sè thÝ nghiÖm trong c¸c c«ng thøc tÝnh to¸n. §Ó®¬n gi¶n ho¸ viÖc tÝnh to¸n, ng−êi ta ®−a vµo c¸c gi¶ thiÕt. ë ®©y chóng t«i sö dông ph−¬ngph¸p cña Nga ®Ó x¸c ®Þnh t¶i träng ®Çu m¸y. §©y lµ ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n t−¬ng ®èi phøc t¹pdo h¹n chÕ ®−a vµo c¸c gi¶ thiÕt.II. TÝnh néi lùc do t¶i träng g©y ra 2.1. Giíi thiÖu mét sè m« h×nh nÒn Tµ vÑt ®Æt trªn nÒn ba l¸t ®µn håi, tuy møc ®é ®µn håi cña nÒn phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tènh−: ®iÒu kiÖn mÆt nÒn ba l¸t, ®Æc ®iÓm chÌn ®¸, møc ®é tèt xÊu cña ba l¸t, thêi gian ch¹ytµu,... nh−ng s¬ ®å tÝnh ph¶n ¸nh s¸t t×nh h×nh chÞu lùc thùc tÕ cña tµ vÑt cho mäi tr−êng hîp lµdÇm trªn nÒn ®µn håi. TÝnh to¸n tµ vÑt theo s¬ ®å dÇm trªn nÒn ®µn håi lµ c«ng viÖc mÊt nhiÒuc«ng søc nhÊt trong tÝnh to¸n tµ vÑt bª t«ng dù øng lùc. Bµi to¸n dÇm trªn nÒn ®µn håi lµ bµito¸n siªu tÜnh cã sè Èn b»ng v« cïng, nªn ®Ó tÝnh to¸n ®−îc, ng−êi ta ph¶i gi¶ thiÕt m« h×nh lµmviÖc gi÷a dÇm vµ nÒn. Sau ®©y lµ mét sè m« h×nh nÒn vµ −u, nh−îc ®iÓm cña nã. 2.1.1. M« h×nh coi ph¶n lùc cña nÒn lªn dÇm ph©n bè cã d¹ng bËc nhÊt M« h×nh nµy lµ ®−a s¬ ®å kÕt cÊu siªu tÜnh vÒ s¬ ®å kÕt cÊu tÜnh ®Þnh. Do chØ cã hai ph−¬ngtr×nh c©n b»ng ®éc lËp nªn ph¶n lùc cña nÒn lªn dÇm cÇn t×m ph¶i chøa kh«ng qu¸ hai th«ng sèch−a biÕt, nh− vËy d¹ng hµm cña ph¶n lùc ph©n bè lªn dÇm kh«ng qu¸ ®−îc bËc 1. D¹ng hµmbËc nhÊt nµy ®−îc dùa trªn c¬ së mét sè thÝ nghiÖm thùc tÕ. Víi m« h×nh nµy ®é cøng thay ®æicña tµ vÑt vµ sù kh«ng ®ång nhÊt cña hÖ nÒn sÏ kh«ng ®−îc ®Ò cËp ®Õn. Bµi to¸n tÝnh néi lùc tµvÑt nµy trë nªn ®¬n gi¶n, song ®é chÝnh x¸c cña lêi gi¶i thÊp. Ta cã thÓ thÊy m« h×nh nµy trongtÝnh to¸n tµ vÑt cña NhËt B¶n. 2.1.2. M« h×nh ®−îc sö dông nhiÒu h¬n c¶ lμ m« h×nh hÖ sè nÒn cña Winkler Theo m« h×nh nµy, ph¶n lùc cña nÒn lªn dÇm tû lÖ bËc nhÊt víi ®é vâng cña dÇm, tøc lµ coinÒn nh− mét hÖ thèng lß xo. M« h×nh nµy ®· kÓ ®Õn ®−îc sù thay ®æi ®é cøng cña tµ vÑt vµ nÒn,®é chÝnh x¸c cña lêi gi¶i cao. §Ó t×m lêi gi¶i chÝnh x¸c cña bµi to¸n tÝnh dÇm trªn nÒn ®µn håiWinkler, ph−¬ng ph¸p kinh ®iÓn nhÊt lµ ph−¬ng ph¸p th«ng sè ban ®Çu. Ph−¬ng ph¸p ma trËnchuyÓn tiÕp vµ ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n (cã ma trËn ¶nh h−ëng hoÆc ma trËn ®é cøng x¸c®Þnh b»ng ph−¬ng ph¸p th«ng sè ban ®Çu) cho lêi gi¶i chÝnh x¸c. 2.1.3. Ph−¬ng ph¸p coi nÒn lμ b¸n kh«ng gian v ...