Xây dựng chương trình tính toán xác định tuổi thọ mỏi đối với tà vẹt bê tông dự ứng lực đường sắt đô thị

Bài viết Xây dựng chương trình tính toán xác định tuổi thọ mỏi đối với tà vẹt bê tông dự ứng lực đường sắt đô thị trình bày xây dựng chương trình tính toán xác định tuổi thọ mỏi đối với tà vẹt bê tông dự ứng lực ĐSĐT bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic for Applications (VBA) trên ứng dụng nền nhằm tự động hóa và tăng nhanh tốc độ tính toán.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xây dựng chương trình tính toán xác định tuổi thọ mỏi đối với tà vẹt bê tông dự ứng lực đường sắt đô thị XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH TUỔI THỌ MỎI ĐỐI VỚI TÀ VẸT BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ DEVELOPING A CALCULATION PROGRAM TO DETERMINE THE FATIGUE LIFE FOR PRESTRESSED CONCRETE SLEEPER ON THE URBAN RAILWAY TS. Trần Anh Dũng Bộ môn Đường sắt - Khoa công trình Trường đại học Giao thông vận tảiTÓM TẮT: Mỏi được gọi là hiện tượng phá hủy trong vật liệu hoặc kết cấu gây ra bởi tải tuầnhoàn lặp đi lặp lại. Đường sắt đô thị (ĐSĐT) có tần suất khai thác của các chuyến tàu từ2-5 phút/chuyến, làm việc liên tục với 18-20 giờ trong ngày nên hiện tượng tải trọng lặpđi lặp lại tác dụng lên tà vẹt là thường xuyên. Xác định tuổi thọ mỏi đối với tà vẹt bê tôngdự ứng lực nhằm tối ưu hóa quá trình thiết kế, duy tu bảo dưỡng kết cấu tầng trên ĐSĐT.Các phần mềm thương mại hiện nay chưa mô phỏng tính toán được tuổi thọ mỏi cho cácbài toán về chi tiết kết cấu đường sắt cụ thể. Bài báo trình bày xây dựng chương trình tínhtoán xác định tuổi thọ mỏi đối với tà vẹt bê tông dự ứng lực ĐSĐT bằng ngôn ngữ lập trìnhVisual Basic for Applications (VBA) trên ứng dụng nền nhằm tự động hóa và tăng nhanhtốc độ tính toán. Từ khóa: đường sắt đô thị, tuổi thọ mỏi, tà vẹt bê tông dự ứng lực, chương trình tính,tự động hóa.ABSTRACT: Fatigue is referred to the damage in materials or structures caused by repeated cyclicloading. Urban railways have a frequency of operating trains from 2-5 minutes/trip,working continuously for 18-20 hours a day, so the phenomenon of repetitive loads actingon sleepers is frequent. The fatigue life of prestressed concrete sleepers is determined tooptimize the design and maintenance process of superstructures on urban railways. Thecurrent commercial software has not yet simulated the calculation of fatigue life for specificproblems of railway structure details. This paper presents the development of a program tocalculate fatigue life for prestressed concrete sleepers on urban railways using Visual Basicfor Applications (VBA) language on background applications to automate and acceleratecalculation speed. Keywords: urban railway, fatigue life, prestressed concrete sleeper, calculation program,automatic.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Mỏi đối với vật liệu là hiện tượng phức tạp mà các nghiên cứu đến hiện nay vẫn chưahiểu hết được. Ảnh hưởng lớn đầu tiên của hiện tượng mỏi do ứng suất lặp gây ra liên quan360đến ngành đường sắt vào những năm 1840. Người ta nhận thấy rằng trục đường sắt thườngxuyên bị hỏng ở vai trục [1]. Thuật ngữ “mỏi” được giới thiệu vào những năm 1840 và1850 để mô tả những hư hỏng xảy ra do ứng suất lặp đi lặp lại. Ở Đức trong những năm1850 và 1860, August Wohler đã thực hiện nhiều thí nghiệm mỏi trong phòng thí nghiệmvới ứng suất lặp. Những thí nghiệm này liên quan đến sự cố hư hỏng trục đường sắt vàđược coi là cuộc khảo sát có hệ thống đầu tiên về mỏi. Wohler đã đưa ra biểu đồ đườngcong mỏi S-N (biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa ứng suất và số chu kỳ phá hoại) và giớihạn mỏi. Ông chỉ ra rằng đối với hiện tượng mỏi, giá trị biên độ ứng suất quan trọng hơn làgiá trị ứng suất lớn nhất [2]. Năm 1924, Palmgren [3] đã phát triển một mô hình tổn thươngtích lũy tuyến tính cho tải biên độ thay đổi và thiết lập việc sử dụng tuổi thọ mỏi dựa trênphân tán thống kê cho thiết kế ổ bi. Năm 1945, Miner [4] chính thức đưa ra công thức liênquan đến tiêu chí phá hoại tổn thương tích lũy tuyến tính do Palmgren [3] đề xuất vào năm1924. Công thức này hiện được coi là quy luật phá hoại tuyến tính Palmgren-Miner. Nó đãđược sử dụng rộng rãi trong thiết kế mỏi và hiện nay vẫn là một công cụ quan trọng trongdự đoán tuổi thọ mỏi. Ở Việt Nam hiện nay cũng đã có những nghiên cứu bước đầu về mỏi đối với tà vẹtbê tông dự ứng lực đường sắt đô thị. Năm 2020, Trần Anh Dũng và cộng sự đã có nghiêncứu giữa lý thuyết và thực nghiệm xác định tuổi thọ mỏi đối với tà vẹt bê tông dự ứng lựcđường sắt đô thị [5]. Hiện tượng mỏi và các nguyên tắc thiết kế mỏi đã được hình thành trong gần 150 nămkể từ thời điểm Wohler có những nghiên cứu đầu tiên. Các nguyên tắc này đã được pháttriển, sử dụng và thử nghiệm bởi các kỹ sư và nhà khoa học trong tất cả các ngành và ởnhiều quốc gia. Khả năng hiện tại của máy tính và thử nghiệm, mô phỏng, lập trình có ảnhhưởng rõ rệt đến hiệu quả và chất lượng của các quy trình thiết kế mỏi ngày nay. Trên cơ sở lý thuyết và thực nghiệm đã thực hiện trong các nghiên cứu trước [5]. Trongbài báo này tác giả trình bày quá trình xây dựng chương trình tính toán tuổi thọ mỏi đối vớità vẹt bê tông dự ứng lực đường sắt đô thị nhằm tăng nhanh tốc độ tính toán và tự động hóatrong quá trình tính toán.2. MÔ HÌNH ...