Phân tích biến dạng và đánh giá độ cứng thực tế của dầm giản đơn có độ cứng chống uốn thay đổi

Thông qua ví dụ tính toán một trường hợp cụ thể, phương trình thiết lập đã được kiểm tra so sánh với kết quả tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn, cho sai số lớn nhất là 1.8%. Trên cơ sở đó và từ kết quả độ võng thực tế của dầm cho trước, bài báo đưa ra phương pháp đánh giá độ cứng thực tế của dầm này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích biến dạng và đánh giá độ cứng thực tế của dầm giản đơn có độ cứng chống uốn thay đổiKẾT CẤU – CÔNG NGHỆ XÂY DỰNGPHÂN TÍCH BIẾN DẠNG VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ CỨNG THỰC TẾ CỦADẦM GIẢN ĐƠN CÓ ĐỘ CỨNG CHỐNG UỐN THAY ĐỔITS. NGUYỄN HỮU HƯNG, KS. NGUYỄN VĂN DƯƠNGTrường Đại học Giao thông vận tảiTóm tắt: Khi tiến hành kiểm định và thử tải cầuthường dẫn đến việc phân tích biến dạng uốn (độvõng, góc xoay) của dầm dưới tác dụng của tảitrọng tập trung. Trong tính toán, chúng ta thườnghoặc sử dụng độ cứng (EI) là hằng số hoặc sửdụng độ cứng (EI) thay đổi theo quy luật chotrước. Tuy nhiên, trong thực tế độ cứng của kếtcấu nhịp trên từng đoạn thường không giốngnhau theo như giả thiết tính toán (với cầu dầmgiản đơn đó là ảnh hưởng của dầm ngang, vớicác cầu dầm liên tục đó là ảnh hưởng của các vịtrí tăng cường và các hư hỏng tiềm ẩn trong kếtcấu nhịp,…). Để làm rõ vấn đề này, bài báo tiếnhành xây dựng phương trình độ võng và góc xoaycủa dầm giản đơn bằng phương pháp giải tích,với trường hợp dầm có nhiều đoạn với độ cứngchống uốn khác nhau. Thông qua ví dụ tính toánmột trường hợp cụ thể, phương trình thiết lập đãđược kiểm tra so sánh với kết quả tính toán bằngphương pháp phần tử hữu hạn, cho sai số lớnnhất là 1.8%. Trên cơ sở đó và từ kết quả độvõng thực tế của dầm cho trước, bài báo đưa raphương pháp đánh giá độ cứng thực tế của dầmnày.Từ khóa: biến dạng uốn, độ cứng chịu uốn, tảitrọng tập trung, phương pháp phần tử hữu hạn.1. Giới thiệu chungBài toán tính độ võng, góc xoay của dầm rấtgần gũi với bài toán xếp tải tĩnh trong kiểm địnhvà thử tải cầu đã và đang được áp dụng cho cáccông trình cầu mới đưa vào sử dụng hay đã quathời gian dài khai thác cần kiểm định lại. Nhưng26phần lớn các báo cáo kiểm định và thử tải [1-3],thường dừng ở so sánh kết quả đo ngoài thực tếvới kết quả tính toán lý thuyết. Trong đó các sốliệu như mô đuyn đàn hồi (E), mô men quán tính(I) lấy từ tài liệu thiết kế chứ không phải E, I thựctế của kết cấu. Hạn chế này một phần cũng là dothiếu những ngân hàng dữ liệu và thiếu nhữngphương pháp hiện đại để đánh giá. Ngày nay,cùng với sự phát triển khoa học, các phươngpháp và lý thuyết mới ra đời góp phần khai tháccác số liệu một cách triệt để hơn, một trong cáchướng phát triển đó là ứng dụng mạng nơ ronnhân tạo (Artificial Neural Networks) trong kỹthuật. Ứng dụng mạng nơ ron nhân tạo trongchuẩn đoán kết cấu, xác định vị trí hư hỏng vàmức độ hư hỏng của kết cấu cũng không phải làcông việc ngoại lệ [4-7]. Việc áp dụng mạng nơron nhân tạo trong chuẩn đoán, xác định vị trí hưhỏng và mức độ hư hỏng của kết cấu đòi hỏi mộtngân hàng dữ liệu về các trường hợp hư hỏngcủa dầm. Do đó, để đánh giá vị trí hư hỏng vàmức độ hư hỏng một cách tổng quát, một số tácgiả đã lựa chọn cách tiếp cận bằng cách chiadầm thành nhiều đoạn nhỏ, sau đó đi xác định độcứng (EI) cho các đoạn dầm tương ứng, đoạndầm nào có độ cứng (EI) giảm bất thường thì cóthể coi như đoạn dầm đó bị hư hỏng và mức độhư hỏng sẽ là hiệu của một trừ đi tỉ lệ giữa EIđoạn hỏng với EI đoạn không hỏng [6-7]. Trongcác tài liệu tham khảo [4-7], các tác giả phần lớnlà sử dụng kết quả phản ứng động lực học đểđánh giá, kết quả phản ứng động lực học chứađựng nhiều thông tin nhưng cũng bị ảnh hưởngTạp chí KHCN Xây dựng – số 2/2016KẾT CẤU – CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG2. Cơ sở lý thuyếtcủa nhiễu cao, bên cạnh đó việc đo đạc ngoàithực tế và xử lý kết quả cũng cần những ngườiam hiểu về phân tích động lực học.2.1 Trường hợp dầm có EI là không đổiXét trường hợp dầm giản đơn có chiều dàinhịp L, độ cứng EI, chịu tải trọng P tác dụng tại vịtrí L/2 khi đó theo S. T. Mau [8] độ võng và gócxoay của dầm được xác định như sau:Hiện nay, với sự phổ biến tính toán bằngphương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) việc tạora ngân hàng dữ liệu để phục vụ công tác nói trêntrở nên dễ ràng hơn. Các bài toán phức tạp đượcgiải một cách thuận tiện hơn nhưng bên cạnh sựthuận lợi trong tính toán thì người tính toán khóthấy rõ được các thành phần cấu thành nên kếtquả mà chỉ nhìn thấy con số ở kết quả. Do đó khinhận được kết quả tính toán rất khó có nhữngphán đoán chính xác về sự làm việc của kết cấu.v( x) = ∫∫Để giải quyết các hạn chế của công việc kiểmđịnh - thử tải tĩnh đang phải đối mặt, xét đến cácđiều kiện thực tế từ công tác kiểm định - thử tảitĩnh đem lại, đó là kết quả đo độ võng của dầmdưới tác dụng của tải trọng tĩnh [1-3], cho thấyviệc cần thiết phải tạo ra ngân hàng dữ liệu về độvõng của dầm có độ cứng (EI) thay đổi bất kỳ.Với yêu cầu thực tế đó, bài báo tiến hành xâydựng phương trình độ võng, góc xoay của dầmcó độ cứng thay đổi bất kỳ dưới tác dụng của tảitrọng tĩnh bằng phương pháp giải tích. Kết quảphân tích trong bài báo bước đầu góp phần tạocơ sở lý thuyết cho việc tính toán một ngân hàngdữ liệu đối với kết quả chuyển vị của dầm có độcứng thay đổi bất kỳ phục vụ cho các ứng dụngxác định hư hỏng, mức độ hư hỏng và các ứngdụng khác sau này. Kết quả t ...