Phân tích hiệu quả của giảm chắn chất lỏng áp dụng tại cầu dây văng một mặt phẳng dây bãi cháy - Việt Nam

Giảm chấn chất lỏng là một trong những dạng thiết bị điều chỉnh dao động kiểu bị động cho kết cấu nói chung. Hệ thiết bị này chỉ có thể giảm các tác động động học như động đất, gió, bão hay hoạt tải khi thừa nhận các công nghệ làm tăng đặc tính cản cho kết cấu. Phân tích hiệu quả của giảm chắn chất lỏng áp dụng tại cầu dây văng một mặt phẳng dây bãi cháy - Việt Nam sẽ giúp các bạn có thêm tài liệu tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích hiệu quả của giảm chắn chất lỏng áp dụng tại cầu dây văng một mặt phẳng dây bãi cháy - Việt Nam PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CỦA GIẢM CHẤN CHẤT LỎNG ÁP DỤNG TẠI CẦU DÂY VĂNG MỘT MẶT PHẲNG DÂY BÃI CHÁY – VIỆT NAM Analysis the effect of TUNED LIQUID DAMPER APPLIED FOR SINGLE PLANE CABLE STAYED BRIDGE BAI CHAY – VIET NAM GS. TS NguyÔn ViÕt Trung Th.s NguyÔn §øc ThÞ Thu §Þnh Bé m«n C«ng tr×nh Giao th«ng Thµnh phè và C«ng tr×nh Thñy – Tr-êng §H GTVT Summary Analysis the characteristic of tuned liquid damper and the calculation theory of tuned liquid damper is presented in this article and proposing the effect of tuned liquid damper applied for single plane cable stayed bridge Bai Chay – Viet Nam. 1. Giíi thiÖu chung Biến đổi khí hậu và sự tăng tần số xuất hiện của các hiện tượng gây ra do các thảm họa tự nhiên (động đất và gió bão) trong vài năm qua với việc tạo ra các dao động mạnh gây khả năng sụp đổ của các kết cấu khi thậm trí dẫn đến các thảm họa khốc liệt, mất mát kinh tế, và con người. Giảm chấn là một trong các tham số quan trọng giới hạn ứng xử của các kết cấu khi có các tác động động. Một công nghệ được áp dụng nhằm tăng tính giảm chấn cho một tòa nhà hay cho các công trình cầu lớn như cầu dây văng và cầy dây võng được phát triển bằng cách gắn một hoặc nhiều thiết bị các thùng chất lỏng vào kết cấu. Hệ thiết bị bao gồm các thùng chứa chất lỏng được gọi là hệ giảm chấn chất lỏng (viết tắt là TLD). Thiết bị TLD tuy chỉ mới được áp dụng cho công trình cầu tại Việt Nam vài năm gần đây song nghiên cứu về thiết bị này đã được đề cập đến từ cách đây nhiều năm mà đặc biệt là các nghiên cứu này tập trung ở Nhật và Mỹ là 2 cường quốc lớn trên thế giới. Hệ thiết bị điều khiển dùng chất lỏng nói chung được sử dụng và áp dụng đầu tiên ở đỉnh các tòa tháp cao nhằm giảm mức độ dao động của kết cấu khi chúng hoạt động, nghiên cứu của Tamura và các đồng nghiệp 1992, Wakahara và các đồng nghiệp 1992 và Isyumov và các đồng nghiệp 1993… Đối với công trình cầu thì lần đầu tiên tại Việt Nam hệ thống thiết bị này được đặt trên đỉnh tháp cầu dây văng một mặt phẳng dây Bãi cháy. Và từ đây đánh dấu một mốc mới cho công nghệ thi công cầu dây văng tại Việt Nam. 2. Tæng quan vÒ gi¶m chÊn chÊt láng (TLD) Giảm chấn chất lỏng là một trong những dạng thiết bị điều chỉnh dao động kiểu bị động cho kết cấu nói chung. Hệ thiết bị này chỉ có thể giảm các tác động động học như động đất, gió, bão hay hoạt tải khi thừa nhận các công nghệ làm tăng đặc tính cản cho kết cấu. Các giảm chấn được định nghĩa như khả năng của kết cấu để làm tiêu tan một phần năng lượng giải phóng khi chịu tải trọng động. Hệ TLD bao gồm sự tham gia của một hoặc nhiều thùng chứa chất lỏng vào sự làm việc của kết cấu. Hệ TLD dựa vào sự phát triển chuyển động sóng tại bề mặt tự do của chất lỏng để giải phóng một phần năng lượng động học. Nguyên lý hoạt động và khả năng ứng dụng của các loại thiết bị giảm chấn chất lỏng TLD dựa trên cơ sở sự chuyển động văng té của chất lỏng mà kết quả làm cho dao động của kết cấu phân tán một phần năng lượng do tác động của tải trọng động và do vậy tăng tính cản tương đương cho kết cấu. Trong hệ giảm chấn chất lỏng gồm các thùng thiết bị chứa chất lỏng với chiều dài, chiều rộng thùng và chiều sâu chất lỏng tính toán phù hợp với việc tăng tính cản tương đương cho kết cấu. TLD thường được đặt tại đỉnh của các kết cấu dạng cột, trụ, hoặc tháp của cầu dây. Vị trí cụ thể của hệ TLD được tính toán phụ thuộc theo các mode dao động của kết cấu cần bố trí và cho chuyển vị lớn nhất tại đỉnh của các tòa tháp cao. Đặc trưng của hệ giảm chấn chất lỏng TLD bao gồm các đặc tính phi tuyến và tính cản. Chúng bị ảnh hưởng bởi các đặc trưng của các vật liệu bản thân giảm chấn chất lỏng như là kích thước của 1 thùng chứa chất lỏng, tỷ số chiều sâu chất lỏng và tính nhớt của chất lỏng. Các lực xuất hiện trong hệ TLD khi nước chuyển động văng té hợp lại theo nguyên lý cộng tác dụng do tính chất chuyển động liên tục của sóng nước sẽ làm tăng tính cản cho kết cấu dưới tác dụng của gió. Giảm chấn chất lỏng có thể được gắn với một vài tính năng tiềm ẩn bao gồm: Giá thành thấp, dễ lắp đặt cho các cấu trúc hiện có; có khả năng áp dụng cho các kết cấu phụ trợ; không giới hạn theo một hướng kích thích duy nhất; và hiệu quả thậm trí cho các dao động có biên độ nhỏ. Tuy nhiên hiệu quả trong giảm dao động ứng xử do gió của TLD là kém hơn so với hệ giảm chấn khối lượng. 2.1. Bản chất sự làm việc và ứng dụng của hệ giảm chấn chất lỏng Bản chất sự làm việc của hệ giảm chấn chất lỏng là làm tiêu tan năng lượng bởi: - Dao động của chất lỏng trong thùng chứa - Ma sát giữa chất lỏng và tường của thùng cứng. - Tần số dao động của chất lỏng trong thùng cứng được điều khiển phù hợp với kết cấu nhưng ngược pha. Việc phân tích các đặc trưng của giảm chấn chất lỏng bao gồm - mật độ, chiều sâu và khối lượng chất lỏng: ρ (kg/m3); h (cm); Mt (kg) - và chiều rộng, chiều cao của thùng chứa: b (cm); a(cm) Chất lỏng trong hệ TLD là nông để đạt được tính cản cao hơn và tần số tự nhiên thấp hơn phù hợp với các kết cấu xây dựng công trình. Chất lỏng nông dẫn đến sự văng té của chất lỏng là có tính phi tuyến rất mạnh đến nỗi mà lý thuyết tuyến tính là không thỏa mãn để giải quyết bài toán. Bằng việc sử dụng chất lỏng bên trong một thùng mà có thể là hình chữ nhật hoặc hình tròn, chuyển động của chất lỏng được thiết lập trên cơ sở thiết lập các chuyển vị của tháp là thấp hơn. Hướng của chuyển vị của tháp sẽ theo hướng ngược lại chuyển động văng té của chất lỏng. Do vậy mà TLD có thể làm giảm chuyển ...