Nghiên cứu cơ sở khoa học cho tính toán kết cấu thép cổng trục chuyên dùng do Việt nam chế tạo phục vụ lao lắp dầm bê tông trên xà mũ cầu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (12.01 MB, 139 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
----------------------------o0o---------------------------
BÙI THANH DANH
NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC CHO TÍNH TOÁN
KẾT CẤU THÉP CỔNG TRỤC CHUYÊN DÙNG DO
VIỆT NAM CHẾ TẠO PHỤC VỤ LAO LẮP DẦM
BÊTÔNG TRÊN XÀ MŨ CẦU
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
HÀ NỘI - 01/2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
----------------------------o0o---------------------------
BÙI THANH DANH
NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC CHO TÍNH TOÁN
KẾT CẤU THÉP CỔNG TRỤC CHUYÊN DÙNG DO
VIỆT NAM CHẾ TẠO PHỤC VỤ LAO LẮP DẦM
BÊTÔNG TRÊN XÀ MŨ CẦU
Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị xây dựng, nâng chuyển
Mã số: 62.52.01.16
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học:
PGS-TS. Nguyễn Văn Vịnh
HÀ NỘI - 01/2017
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận án này là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết
quả trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác./.
Bùi Thanh Danh
ii
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin được trân trọng cám ơn PGS.TS- NGUT Nguyễn Văn Vịnh đã tận tình
hướng dẫn tôi hoàn thành luận án này.
Trân trọng cám ơn các Thầy, Cô giáo, các bạn đồng nghiệp tại bộ môn Máy xây
dựng – Xếp dỡ, khoa Cơ khí, các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa học của Trường Đại học
giao thông vận tải, Đại học Xây Dựng, Học Viện kỹ thuật quân sự, Học viện nông nghiệp
Việt nam, Viện Khoa học và Công nghệ giao thông vận tải,... đã góp ý, giúp đỡ tôi trong
suốt quá trình làm luận án.
Xin trân trọng cảm ơn lãnh đạo Trường Đại học giao thông vận tải, lãnh đạo và
cán bộ của các đơn vị chức năng trong nhà Trường (Phòng Đào tạo Sau đại học, Phòng
KHCN, Trung tâm KHCN Giao thông vận tải,...) đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong quá
trình nghiên cứu.
Trân trọng cám ơn ông Nguyễn Văn Ánh cùng toàn thể cán bộ công nhân viên
công ty TNHH Hải Ánh; Ông Đặng Nam Hưng – giám đốc Trung tâm phát triển hạ tầng
trực thuộc công ty cổ phần Vinaconex E&C; Lãnh đạo phòng thiết bị- Tổng công ty
XDCTGT 4 (Cienco 4) đã tận tình giúp đỡ tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thu thập
số liệu và làm thực nghiệm tại công trường.
Trân trọng cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè, đồng chí, đồng nghiệp đã
động viên, hỗ trợ tôi hoàn thành luận án./.
Hà nội, tháng.... năm 2017
Bùi Thanh Danh
iii
MỤC LỤC
Lời cam đoan ……………………………………………………………………………...i
Lời cám ơn ………………………………………………………………………………..ii
Mục lục …………………………………………………………………………………..iii
Danh mục các ký hiệu dùng trong luận án………………………………………………vii
Danh mục các chữ viết tắt ………………………………………………………………………...x
Danh mục các bảng, biểu ………..………………………………………………………..x
Danh mục các hình vẽ ……… …………………………………………………………...xi
MỞ ĐẦU………………………………………………………………………………….1
1- Tính cấp thiết của đề tài: ................................................................................................. 1
2. Mục tiêu của đề tài: ......................................................................................................... 3
3. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu: ............................................................... 3
4. Phương pháp nghiên cứu: ................................................................................................ 3
5. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm: ................................................................................. 4
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: ........................................................................................ 4
7. Điểm mới của luận án ...................................................................................................... 5
8. Bố cục của luận án ........................................................................................................... 5
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU............................................................ 8
1.1. Phương pháp lao lắp dầm cầu sử dụng thiết bị cổng trục (Giá long môn) ................... 8
1.1.1. Phương pháp lắp dọc sử dụng giá lao ba chân (hình 1.1, hình 1.2) .......................... 8
1.1.2. Phương pháp lắp dọc sử dụng giá lao hai chân (hình 1.3) ........................................ 8
1.1.3. Phương pháp lắp dọc sử dụng giá long môn di chuyển phía trên ............................. 9
1.1.4. Phương pháp lắp dọc sử dụng giá long môn di chuyển dưới mặt đất ....................... 9
1.1.5. Thi công theo phương pháp lắp ngang sử dụng giá long môn ................................ 10
1.2. Giới thiệu thiết bị cổng trục lao lắp dầm cầu bêtông thi công các cầu dẫn, cầu vượt ở
Việt Nam ............................................................................................................................ 11
1.2.1. Tổng quan về cổng trục phục vụ lao lắp dầm cầu ................................................... 11
1.2.2. Cấu tạo của cổng trục lao dầm đặt trên xà mũ trụ cầu ............................................ 12
1.2.3. Phân tích đặc điểm làm việc và cấu tạo cổng trục ................................................... 14
1.3. Phân tích tình hình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cổng trục lao dầm bêtông lắp đặt
trên xà mũ trụ cầu. ............................................................................................................. 15
1.3.1.Tình hình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cổng trục trên thế giới ................................ 15
iv
1.3.2. Tình hình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị cổng trục ở Việt Nam. .................. 16
1.3.3. Các nghiên cứu về động lực học, ứng suất động của cổng trục .............................. 18
KẾT LUẬN CHƯƠNG I VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU ................................................... 24
CHƯƠNG II. NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CỔNG TRỤC DẠNG DÀN LẮP ĐẶT
TRÊN XÀ MŨ TRỤ CẦU PHỤC VỤ LAO LẮP DẦM CẦU SUPER-T TRONG CÔNG NGHỆ
THI CÔNG CẦU TẠI VIỆT NAM ............................................................................................... 25
2.1. Nghiên cứu động lực học cổng trục chuyên dùng tương ứng với quá trình nâng, hạ
dầm Cầu Super – T. ........................................................................................................... 25
2.1.1. Nghiên cứu động lực học cổng trục khi nâng hàng (Dầm cầu) có độ chùng cáp .... 25
2.1.2. Nghiên cứu động lực học cổng trục khi nâng hàng (Dầm cầu Super-T) từ vị trí cáp
căng (độ chùng cáp = 0) ............................................................................................... 36
2.1.3. Nghiên cứu động lực học cổng trục khi nâng dầm và phanh hãm từ vị trí cáp căng
( = 0) .............................................................................................................................. 41
2.1.4. Nghiên cứu động lực học cổng trục khi hạ hàng (Dầm cầu Super-T) xuống xà mũ
trụ cầu hoặc xuống đất. .................................................................................................... 45
2.1.5. Nghiên cứu động lực học cổng trục khi hạ hàng (Dầm Super-T)– kết hợp phanh
hãm khi cáp căng (=0). .................................................................................................. 49
2.2. Nghiên cứu động lực học cổng trục khi di chuyển mang hàng (Dầm bêtông Super-T)
có kể đến độ cứng của cáp. ........................................................................................................ 52
KẾT LUẬN CHƯƠNG II ............................................................................................................. 59
CHƯƠNG III. NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CỔNG
TRỤC DẠNG DÀN LẮP TRÊN XÀ MŨ TRỤ CẦU .................................................................. 61
3.1. Thông số cần khảo sát ................................................................................................ 61
3.2. Khảo sát các thông số ứng với trường hợp nâng dầm cáp căng ................................. 62
3.2.1. Khi thay đổi bán kính quán tính quy đổi R (thay đổi vận tốc nâng). ...................... 62
3.2.2. Khi thay đổi độ cứng của kết cấu thép dàn chính S3 ............................................... 64
3.2.3. Khi thay đổi độ cứng của cáp trong cụm tời nâng S1 .............................................. 66
3.2.4. Khi thay đổi khối lượng kết cấu thép tầng trên m3 .................................................. 68
3.3. Khi di chuyển mang dầm ............................................................................................ 69
3.3.1. Khi tải trọng gió tác dụng lên kết cấu cổng trục Pg1 và tải trọng gió tác dụng lên
dầm Pg2 thay đổi. .............................................................................................................. 70
3.3.2. Khi thay đổi độ cứng S1 tác dụng lên kết cấu cổng trục.......................................... 72
v
3.3.3. Khi thay đổi bán kính quán tính qui đổi Rdc (vận tốc di chuyển) của cổng trục. .... 74
3.3.4. Khi thay đổi khối lượng kết cấu thép (khối lượng m2) và vận tốc di chuyển ......... 76
(thay đổi bán kính qui đổi Rdc) của cổng trục. ................................................................... 76
KẾT LUẬN CHƯƠNG III ............................................................................................................ 78
CHƯƠNG IV. NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT ĐỘNG CỦA CÁC
THANH TRONG KẾT CẤU DÀN CHÍNH CỔNG TRỤC DẠNG DÀN LẮP ĐẶT TRÊN XÀ
MŨ TRỤ CẦU .............................................................................................................................. 81
4.1. Nghiên cứu xác định ứng suất các thanh của dàn chính trong mặt phẳng thẳng đứng
(ZOX) khi hạ dầm cáp căng kết hợp phanh hãm ............................................................... 82
4.1.1 Giả thiết tính toán ..................................................................................................... 82
4.1.2. Tải trọng tác dụng .................................................................................................... 82
4.1.3. Sơ đồ tính ................................................................................................................. 82
4.1.4. Vật liệu chế tạo ........................................................................................................ 84
4.1.5. Ứng suất ................................................................................................................... 85
4.1.6. Chuyển vị ................................................................................................................. 88
4.2. Nghiên cứu xác định ứng suất các thanh của dàn chính trong mặt phẳng ngang
(YOX) dưới tác dụng của lực quán tính do trọng lượng của bản thân dàn chính và của
dầm khi cổng trục di chuyển ............................................................................................. 89
4.2.1. Giả thiết tính toán. ................................................................................................... 89
4.2.2. Tải trọng tác dụng .................................................................................................... 89
4.2.3. Sơ đồ tính ................................................................................................................. 90
4.3. Nghiên cứu xác định ứng suất các thanh của dàn chính trong mặt phẳng thẳng đứng
(ZOX) dưới tác dụng của lực căng cáp khi cổng trục di chuyển cùng với hàng. .............. 94
KẾT LUẬN CHƯƠNG IV ............................................................................................................ 96
CHƯƠNG V. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC
HỌC CỦA CỔNG TRỤC VÀ ỨNG SUẤT ĐỘNG XUẤT HIỆN TRONG CÁC THANH CỦA
KẾT CẤU DÀN CHÍNH ............................................................................................................... 98
5.1. Mục tiêu thực nghiệm ................................................................................................. 98
5.2. Đối tượng nghiên cứu. ................................................................................................ 98
5.3. Thiết bị phục vụ đo đạc thực nghiệm. ........................................................................ 98
5.4. Sơ đồ khối khi tiến hành thí nghiệm ......................................................................... 100
5.5. Các trường hợp đo .................................................................................................... 102
5.6. Xử lý kết quả đo ....................................................................................................... 102
vi
5.6.1. Phương pháp xử lý kết quả .................................................................................... 102
5.6.2. Phương pháp thực nghiệm và số lần làm thực nghiệm ......................................... 103
5.7. Phân tích và so sánh các kết quả lý thuyết với thực nghiệm .................................... 105
5.7.1. Nâng dầm có độ chùng cáp ................................................................................... 105
5.7.2. Nâng dầm từ vị trí cáp căng................................................................................... 105
5.7.3. Nâng dầm kết hợp phanh hãm ............................................................................... 106
5.7.4. Hạ dầm. .................................................................................................................. 106
5.7.5. Hạ dầm kết hợp với phanh hãm. ............................................................................ 107
5.7.6. Di chuyển cùng với dầm ........................................................................................ 107
5.7.7. Ứng suất động trong các thanh của dàn chính ....................................................... 108
KẾT LUẬN CHƯƠNG V ........................................................................................................... 112
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. .................................................................................................... 113
I. KẾT LUẬN .................................................................................................................. 113
II. KIẾN NGHỊ ................................................................................................................ 114
III. HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ..................................................................... 114
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ KẾT QUẢ ................................................. 116
NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN. ............................................................................................... 116
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................... 117
PHỤ LỤC .................................................................................................................................... 121
vii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN ÁN
Diễn giải
Đơn vị
TT
Ký hiệu
1
Lk
Khẩu độ của cổng trục
2
Q
Tải trọng nâng của cổng trục
Tấn
3
Vn
Vận tốc nâng
m/ph
4
Vdc
Vận tốc di chuyển
m/ph
5
Hn
Chiều cao nâng
6
i2
Số nhánh cáp treo cụm puly di động
7
i1
Tỷ số truyền hộp giảm tốc của bộ máy nâng.
8
dc
Đường kính cáp
mm
9
Dtg
Đường kính tang cuốn cáp
mm
10
Ddc
Đường kính bánh xe cụm di chuyển
mm
11
Nn
Công suất động cơ nâng
Kw
12
nn
Tốc độ vòng quay của động cơ nâng
v/ph
13
Ndc
Công suất động cơ di chuyển
Kw
14
ndc
Tốc độ vòng quay của động cơ di chuyển
v/ph
15
Gd
Trọng lượng kết cấu thép dàn chính
N
16
Gq
Trọng lượng của hàng nâng
N
17
Gtoi
Trọng lượng bản thân của cụm tời nâng
N
18
qt
19
q
20
G
Trọng lượng toàn bộ cổng trục
21
Ld
Chiều dài dầm bêtông
22
GdBT
23
m2
24
m3
Khối lượng qui dẫn kết cấu thép dàn chính
kg
25
m
Tổng khối lượng (m2 + m3)
kg
Tải trọng do trọng lượng bản thân dàn chính tác
dụng lên mỗi nút của dàn (mặt phẳng ZOX)
Tải trọng do lực quán tính tác dụng lên mỗi nút
của dàn tại mặt phẳng YOX
Trọng lượng dầm bêtông
Khối lượng qui dẫn dầm bêtông (Super-T) + Cụm
móc câu
tính
m
m
nhánh
N
N
Tấn
m
Tấn
kg
viii
26
1, 4, 5, 6
27
qd
28
q1, q4,q5, q6
29
q2, q3
30
Mô men quán tính quy dẫn của roto động cơ điện
và khớp nối
Kg.m2
Chuyển vị góc của tang cuốn cáp
rad
Chuyển vị góc của động cơ
rad
Chuyển vị thẳng của khối lượng (m2 và m3)
m
q7
Chuyển vị thẳng của khối lượng (m3)
m
31
q8
Góc lắc của hàng khi di chuyển
rad
32
q9
33
R
34
Rdc
Độ dãn của cáp hàng khi treo vật trong trường hợp
di chuyển
m
Bán kính qui dẫn của cơ cấu nâng
m
Bán kính qui dẫn của cơ cấu di chuyển
m
35
Độ chùng của cáp
36
S1
Độ cứng của một nhánh cáp hàng
N/m
37
S2
Độ cứng qui dẫn của hệ chân cổng trục
N/m
38
S3
Độ cứng qui dẫn của kết cấu thép dàn chính
N/m
39
S4
Độ cứng qui dẫn của các nhánh cáp hàng
N/m
40
S5, S6
41
K1, K2
42
Fct
Lực căng cáp tĩnh
N
43
Fc
Lực căng cáp động
44
q1 , q2 , q3 , q4 , q5
45
M (q1 ) , M (q2 ) Đường đặc tính ngoài của động cơ
•
•
•
•
Độ cứng qui dẫn của bộ máy di chuyển về trục
động cơ
Hệ số dập tắt dao động của cáp hàng cụm tời nâng
số 1 (bên trái) và số 2 (bên phải).
•
•
Các đạo hàm tương ứng với các khối lượng chuyển
động
•
Nm/rad
Ns/m
46
T
Hàm động năng
47
U
Hàm thế năng
Hàm hao tán
48
49
Ni
Đạo hàm của hàm thế năng theo các chuyển vị
tương ứng của khối lượng chuyển động
ix
50
Di
51
l
52
1
53
2
54
tương ứng của khối lượng chuyển động
Độ giãn dài của cáp nâng hàng
Biến dạng của lò xo S2 do trọng lượng KCT cổng
trục
m
m
m
Độ dịch chuyển của khối lượng KCT (m3)
m
Biến dạng tổng
m
56
g
57
Mf
58
Q1,Q2,Q3
59
a
60
z
61
Nz
Lực kéo (nén) trong các thanh
62
Fi
Tiết diện mặt cắt của mỗi thanh
Biến dạng của lò xo S2 do trọng lượng hàng
55
63
3
Đạo hàm của hàm động năng theo các chuyển vị
Gia tốc trọng trường
m/s2
Mômen phanh
N.m
Các lực suy rộng
Gia tốc chuyển động
Số lượng các nút dàn trong mặt phẳng thẳng đứng
(ZOX)
m/s2
N
mm2
Hệ số giảm trừ ứng suất
Độ mảnh của thanh
64
65
Pg1
Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu dàn chính
N
66
Pg2
Tải trọng gió tác dụng lên hàng nâng
N
67
kđ
Hệ số lực động
68
fcv; fcp
69
l
70
W
Chuyển vị tính toán và chuyển vị cho phép tại
điểm chính giữa dàn
mm
Chiều dài của cáp nâng hàng
m
Lực cản di chuyển của cổng trục
N
Vận tốc góc của động cơ
rad
71
72
qbt
73
Mu
74
J
Mômen quán tính quy đổi của dàn chính
mm4
75
Ftr, Fd
Diện tích tiết diện thanh biên trên, dưới
mm2
Tải trọng bản thân kết cấu phân bố đều trên KCT
dàn chính
Mômen uốn tại điểm chính giữa của dàn chính
N/m
N.mm
x
76
H
77
a1
78
b1
79
a2
80
b2
Chiều cao dàn chính
mm
Hệ số trong công thức tính mômen của động cơ
nâng
Hệ số trong công thức tính mômen của động cơ
nâng
Hệ số trong công thức tính mômen của động cơ di
chuyển
Hệ số trong công thức tính mômen của động cơ di
chuyển
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
Diễn giải
Ghi chú
PTCĐ
Phương trình chuyển động
KCT
Kết cấu thép
ĐLH
Động lực học
BTCT
Bê tông cốt thép
DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU
TT
Tên bảng, biểu
Trang
1
Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật cổng trục
13
2
Bảng 2.1. Bảng giá trị các thông số đầu vào để giải các PTCĐ
33
3
Bảng 2.2. Bảng hệ số lực động và biên độ dao động của gia tốc q3
59
4
Bảng 3.1. Bảng các thông số cần khảo sát.
61
5
Bảng 3.2. Giá trị lực căng cáp động khi thay đổi bán kính qui đổi R
63
6
Bảng 3.3. Giá trị biên độ gia tốc q3 , chuyển vị q3 khi thay đổi bán kính qui
63
đổi R
7
Bảng 3.4. Giá trị lực căng cáp động khi thay đổi độ cứng S3
65
8
Bảng 3.5. Giá trị biên độ gia tốc q3 , chuyển vị q3 khi thay đổi độ cứng S3
65
9
Bảng 3.6. Giá trị lực căng cáp động khi thay đổi độ cứng S1
67
10 Bảng 3.7. Giá trị biên độ gia tốc q3 , chuyển vị q3 khi thay đổi độ cứng S1
67
11 Bảng 3.8. Giá trị lực căng cáp động khi thay đổi khối lượng m3
69
12 Bảng 3.9. Giá trị biên độ gia tốc q3 ; chuyển vị q3 khi thay đổi khối lượng m3
69
xi
13 Bảng 3.10. Giá trị lực căng cáp động khi thay đổi Pg1 – Pg2
14 Bảng 3.11. Giá trị biên độ gia tốc q7 , chuyển vị q8 khi thay đổi Pg1- Pg2
15 Bảng 3.12. Giá trị lực căng cáp động khi thay đổi độ cứng qui đổi S1
16 Bảng 3.13. Giá trị biên độ gia tốc q7 , chuyển vị q8 khi thay đổi độ cứng S1
17 Bảng 3.14. Giá trị lực căng cáp động khi thay đổi bán kính qui đổi Rdc
18 Bảng 3.15. Giá trị biên độ gia tốc q7 , chuyển vị q8 khi thay đổi bán kính
71
72
73
74
75
76
qui đổi Rdc
19 Bảng 3.16. Giá trị lực căng cáp động khi thay đổi khối lượng m3 và vận
77
tốc di chuyển
20 Bảng 3.17. Giá trị biên độ gia tốc q7 , chuyển vị q8 khi thay đổi khối lượng
78
m3 và vận tốc di chuyển
21 Bảng 3.18. Giá trị hệ số lực động và biên độ dao động q3 trong trường
79
hợp bất lợi
22 Bảng 4.1. Giá trị nội lực trong các thanh dàn chính trong mặt phẳng ZOX
83
23 Bảng 4.2. Giá trị nội lực trong các thanh dàn chính trong mặt phẳng YOX
91
24 Bảng 5.1. So sánh hệ số lực động và biên độ dao động của gia tốc q3 giữa
110
lý thuyết và thực nghiệm.
25 Bảng 5.2. So sánh giá trị ứng suất giữa lý thuyết và thực nghiệm khi hạ
111
hàng kết hợp phanh hãm.
26 Bảng 5.3. So sánh giá trị ứng suất giữa lý thuyết và thực nghiệm khi di
111
chuyển mang hàng.
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
TT
Tên hình vẽ
Trang
1
Hình 1.1.Phương pháp lắp dọc dùng giá 3 chân.
8
2
Hình 1.2. Phương pháp lắp dọc dùng giá 3chân kiểu dầm hộp
9
3
Hình 1.3. Phương pháp lắp dọc dùng giá 2 chân.
9
4
Hình 1.4. Phương pháp lắp dọc dùng giá long môn di chuyển phía trên
9
5
Hình 1.5. Phương pháp lắp dọc dùng giá long môn di chuyển dưới mặt đất.
10
6
Hình 1.6 Phương pháp lắp ngang dùng cổng trục đặt trên xà mũ trụ cầu.
10
7
Hình 1.7. Cấu tạo tổng thể cổng trục đặt trên xà mũ trụ cầu.
11
xii
8
Hình 1.8. Cổng trục đặt trên xà mũ trụ cầu.
12
9
Hình 1.9. Cấu tạo tổng thể cổng trục có công dụng chung.
15
10 Hình 1.10. Cấu tạo tổng thể cổng trục chuyên dùng cho lao lắp dầm cầu.
15
11 Hình 1.11. Mô hình tính dao động kết cấu thép cổng trục
19
12 Hình 1.12. Mô hình tính dao động cổng trục khi di chuyển
19
13 Hình 1.13. Mô hình tính toán động lực học cơ cấu nâng
19
có kể đến đàn hồi của kết cấu thép
14 Hình 1.14. Mô hình tính toán động lực học cơ cấu nâng và
20
cơ cấu di chuyển cổng trục.
15 Hình 1.15. Mô hình tính toán động lực học cơ cấu nâng và
21
cơ cấu di chuyển cổng trục bánh lốp
16 Hình 2.1. Mô hình động lực học cổng trục lắp đặt trên xà mũ trụ cầu khi
26
nâng hàng có độ chùng cáp
17 Hình 2.2. Chương trình mô phỏng Matlab-Simulink giải hệ phương trình
27
chuyển động pha 1.
18 Hình 2.3. Chương trình mô phỏng bằng Matlab-Simulink giải hệ phương
30
trình chuyển động pha 2.
19 Hình 2.4.Chương trình mô phỏng bằng Matlab-Simulink giải hệ
33
phương trình chuyển động pha 3.
20 Hình 2.5. Gia tốc q3 pha 3; Hình 2. 6. Lực căng cáp Fc pha 3
35
21 Hình 2.7 Lực căng cáp Fc xuất hiện trong 3 pha
35
22 Hình 2.8. Mô hình động lực học cổng trục lắp đặt trên xà mũ trụ cầu khi
36
nâng hàng không có độ chùng cáp
23 Hình 2.9. Chương trình mô phỏng bằng Matlab-Simulink giải hệ
40
phương trình chuyển động;
24 Hình 2.10. Chuyển vị q2 ; Hình 2.11. Chuyển vị q3 .
41
25 Hình 2.12. Gia tốc q3 ; Hình 2.13. Lực căng cáp Fc
41
26 Hình 2.14. Chương trình mô phỏng bằng Matlab-Simulink giải hệ
43
phương trình chuyển động khi nâng hàng- phanh hãm.
27 Hình 2.15. Chuyển vị q3; Hình 2.16. Gia tốc q3 ; Hình 2. 17. Lực căng
cáp Fc ;
44
xiii
28 Hình 2.18. Mô hình động lực học cổng trục lắp đặt trên xà mũ trụ cầu khi
45
hạ hàng.
29 Hình 2.19. Chương trình mô phỏng bằng Matlab-Simulink giải hệ
47
phương trình chuyển động pha 1.
30 Hình 2.20. Chương trình mô phỏng bằng Matlab-Simulink giải hệ
48
phương trình chuyển động pha 2.
Hình 2.21. Chương trình mô phỏng bằng Matlab-Simulink giải hệ
phương trình chuyển động pha 3.
31 Hình 2.22. Chuyển vị q2 pha 1; Hình 2.23. Chuyển vị q3 pha 1
49
32 Hình 2.24. Gia tốc q3 pha 1; Hình 2.25. Lực căng cáp pha 1
49
33 Hình 2.26. Chương trình mô phỏng bằng Matlab-Simulink giải hệ phương
51
trình chuyển động khi hạ hàng kết hợp phanh hãm.
34 Hình 2.27. Chuyển vị q3; Hình 2.28. Gia tốc q3
52
Hình 2.29. Lực căng cáp Fc
Hình 2.30. Mô hình ĐLH của cổng trục khi di chuyển có kể đến
53
độ cứng của cáp hàng.
35 Hình 2.31. Chương trình mô phỏng bằng Matlab-Simulink giải hệ
57
phương trình chuyển động khi di chuyển có kể đến độ cứng của cáp hàng
36 Hình 2.32. Chuyển vị q7; Hình 2.33. Gia tốc q7
37 Hình 2.34. Chuyển vị góc q8; Hình 2.35. Gia tốc q8
58
58
Hình 2.36. Chuyển vị q9; Hình 2.37. Lực căng cáp Fc
38 Hình 3.1 Sơ đồ khối thuật toán Matlab- Simulink khảo sát các
62
thông số khi thay đổi bán kính quá tính qui đổi R.
Hình 3.2. Lực căng cáp Fc
39 Hình 3.3. Chuyển vị q3; Hình 3.4. Gia tốc q3
63
41 Hình 3.5. Sơ đồ khối thuật toán Matlab- Simulink khảo sát
64
các thông số khi thay đổi độ cứng qui đổi S1; Hình 3.6. Lực căng cáp Fc
42 Hình 3.7. Gia tốc q3 ; Hình 3.8. Chuyển vị q3
65
43 Hình 3.9. Sơ đồ khối thuật toán Matlab- Simulink khảo sát các
66
thông số khi thay đổi độ cứng qui đổi S1.
xiv
44 Hình 3.10. Lực căng cáp Fc ; Hình 3.11. Gia tốc q3
66
Hình 3.12. Chuyển vị q3
45 Hình 3.13. Sơ đồ khối thuật toán Matlab- Simulink khảo sát
68
các thông số khi thay đổi khối lượng qui đổi m3.
46 Hình 3.14. Lực căng cáp Fc ; Hình 3.15. Gia tốc q3 ;
68
Hình 3.16. Chuyển vị q3
47 Hình 3.17. Sơ đồ khối thuật toán Matlab- Simulink khảo sát
70
các thông số khi tải trọng gió Pg1 và Pg2 thay đổi .
48 Hình 3.18. Lực căng cáp Fc ; Hình 3.19. Gia tốc q7
70
49 Hình 3.20. Chuyển vị q8 ; Hình 3.21. Chuyển vị q9
71
50 Hình 3.22. Sơ đồ khối thuật toán Matlab- Simulink khảo sát
72
các thông số khi thay đổi độ cứng của cáp S1
51 Hình 3.23.Lực căng cáp Fc ; Hình 3.24. Gia tốc q7
73
52 Hình 3.25. Chuyển vị q8 ; Hình 3.26. Chuyển vị q9
73
53 Hình 3.27. Sơ đồ khối thuật toán Matlab- Simulink khảo sát
74
các thông số khi thay đổi bán kính qui đổi Rdc
54 Hình 3.28. Lực căng cáp Fc ; Hình 3.29.Gia tốc q7
75
55 Hình 3.30. Chuyển vị q8 ; Hình 3.31. Chuyển vị q9
75
56 Hình 3.32. Sơ đồ khối thuật toán Matlab- Simulink khảo sát
76
các thông số khi thay đổi khối lượng m3 và bán kính qui đổi Rdc
57 Hình 3.33. Lực căng cáp Fc ; Hình 3.34. Gia tốc q7
77
58 Hình 3.35. Chuyển vị q8 ; Hình 3.36. Chuyển vị q9
77
59 Hình 4.1. Sơ đồ tính trong mặt phẳng ZOX
82
60 Hình 4.2. Sơ đồ tính trong 1/2 mặt phẳng ZOX
83
61 Hình 4.3. Ứng suất thanh N3-4 ; Hình 4.4. Ứng suất thanh N14-15
86
62 Hình 4.5. Ứng suất thanh N55-54 ; Hình 4.6. Ứng suất thanh N56-55
86
63 Hình 4.7. Ứng suất thanh N54-53 ; Hình 4.8. Ứng suất thanh N50-49
87
64 Hình 4.9. Ứng suất thanh N57-3 ; Hình 4.10. Ứng suất thanh N55-3
87
65 Hình 4.11. Ứng suất thanh N57-2 ; Hình 4.12 Ứng suất thanh N54-4
87
66 Hình 4.13. Sơ đồ tính trong mặt phẳng YOX
90
xv
67 Hình 4.14 Sơ đồ tính trong 1/2 mặt phẳng YOX
90
68 Hình 4.15.Ứng suất trong thanh N10-11;
93
Hình 4.16. Ứng suất trong thanh N13-14
69 Hình 4.17. Ứng suất trong thanh N14- 15
93
Hình 4.18. Ứng suất trong thanh N3- 4
70 Hình 4.19. Ứng suất trong thanh N10’- 11’
93
Hình 4.20 Ứng suất trong thanh N13’- 14’
71 Hình 4.21 Ứng suất trong thanh N14’- 15’
93
Hình 4.22. Ứng suất trong thanh N4’- 5’
72 Hình 4.23. Ứng suất trong thanh N5- 5’
93
Hình 4.24. Ứng suất trong thanh N6- 6’
73 Hình 4.25. Ứng suất trong thanh N2- 2’
94
Hình 4.26. Ứng suất trong thanh N3- 3’
74 Hình 4.27. Ứng suất trong thanh N4- 4’
94
Hình 4.28. Ứng suất trong thanh N14- 14’
75 Hình 4.29. Ứng suất trong thanh N3- 2’ ;
94
Hình 4.30. Ứng suất trong thanh N4- 5’
76 Hình 4.31. Ứng suất trong thanh N55- 54
95
Hình 4.32. Ứng suất trong thanh N56- 55
77 Hình 4.33. Ứng suất trong thanh N50- 49
95
Hình 4.34. Ứng suất trong thanh N44- 43
78 Hình 4.35. Ứng suất trong thanh N3- 4
96
Hình 4.36. Ứng suất trong thanh N14- 15
79 Hình 4.37.Ứng suất trong thanh N57- 2
96
Hình 4.38 Ứng suất trong thanh N56- 3
80 Hình 4.39. Ứng suất trong thanh N57- 3
96
Hình 4.40. Ứng suất trong thanh N55- 3
81 Hình 5.1. Đầu đo lực BONGSHIN và bộ xử lý số liệu SDA-810C
98
82 Hình 5.2. Tensor biến dạng dùng để đo ứng suất
98
83 Hình 5.3. Bố trí 2 đầu đo lực tại hiện trường
99
84 Hình 5.4. Bố trí 3 đầu đo gia tốc tại hiện trường
99
xvi
85 Hình 5.5. Nhân sự tham gia vào quá trình đo đạc tại hiện trường
99
86 Hình 5.6 Bố trí các điểm đo ứng suất
100
87 Hình 5.7. Sơ đồ khối đo gia tốc q2 , q3 ; Hình 5.8. Sơ đồ khối đo ứng suất
101
trong các thanh của dàn chính
88 Hình 5.9. Sơ đồ khối đo lực căng cáp động trong một nhánh cáp
101
của một cụm tời nâng
89 Hình 5.10. Sơ đồ thể hiện các trường hợp đã tiến hành thực nghiệm
90 Hình 5.11. Gia tốc q3 theo lý thuyết và thực nghiệm
102
105
Hình 5.12. Lực căng cáp theo lý thuyết và thực nghiệm
91 Hình 5.13. Gia tốc q3 theo lý thuyết và thực nghiệm
105
Hình 5.14 Lực căng cáp theo lý thuyết và thực nghiệm
92 Hình 5.15. Gia tốc q3 theo lý thuyết và thực nghiệm
106
Hình 5.16. Lực căng cáp theo lý thuyết và thực nghiệm
93 Hình 5.17. Gia tốc q3 theo lý thuyết và thực nghiệm
106
Hình 5.18. Lực căng cáp Fc theo lý thuyết và thực nghiệm
107
94 Hình 5.19. Gia tốc q3 theo lý thuyết và thực nghiệm
Hình 5.20. Lực căng cáp Fc theo lý thuyết và thực nghiệm
95 Hình 5.21. Lực căng cáp Fc theo lý thuyết và thực nghiệm
107
96 Hình 5.23. Ứng suất khi hạ dầm phanh N56-5; Hình 5.24. Ứng suất khi hạ
108
Hình 5.22. Gia tốc q7 theo lý thuyết và thực nghiệm
dầm phanh N3-4 ; Hình 5.25. Ứng suất khi hạ dầm phanh N57-3
Hình 5.26. Ứng suất khi hạ dầm phanh N55-3 ; Hình 5.27. Ứng suất khi hạ
dầm phanh N4-5 ; Hình 5.28. Ứng suất khi hạ dầm phanh N57-2
97 Hình 5.29. Ứng suất khi hạ dầm phanh thanh N44-43
109
Hình 5.30. Ứng suất khi hạ dầm phanh thanh N14-15
98 Hình 5.31. Ứng suất khi di chuyển thanh N56-55; Hình 5.32. Ứng suất khi
109
di chuyển thanh N3-4; Hình 5.33. Ứng suất khi di chuyển thanh N55-3;
Hình 5.34. Ứng suất khi di chuyển thanh N57-2
99 Hình 5.35. Ứng suất khi di chuyển thanh N44-43; Hình 5.36. Ứng suất khi
di chuyển thanh N14-15; Hình 5.37. Ứng suất khi di chuyển thanh N4-4’
Hình 5.38. Ứng suất khi di chuyển thanh N14-14’
110
1
MỞ ĐẦU
1- Tính cấp thiết của đề tài:
Giao thông vận tải đường bộ là một bộ phận quan trọng trong kết cấu hạ tầng kinh
tế - xã hội. Vì vậy, cần được ưu tiên đầu tư phát triển để tạo tiền đề, làm động lực phát
triển kinh tế - xã hội, phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa – hiện đại hóa, đáp ứng tiến
trình hội nhập kinh tế khu vực và quốc tế, góp phần bảo đảm quốc phòng, an ninh. Ngày
24/8/2009 Thủ tướng Chính phủ đã ký Quyết định số 1327/QĐ-TTg phê duyệt "Quy
hoạch phát triển giao thông vận tải đường bộ Việt Nam đến năm 2020 và định hướng đến
năm 2030.
Theo qui hoạch trên trong tương lai nước ta sẽ xây dựng các tuyến đường Quốc lộ
với tổng chiều dài khoảng 18.710 km, đường cao tốc khoảng 20 tuyến với tổng chiều dài
8.871 km, đồng thời với việc phát triển mạng lưới đường bộ thì các hệ thống cầu cũng
được qui hoạch xây dựng.Ở phía Bắc một loại các dự án cầu lớn đã và đang được đầu tư
xây dựng như: Cầu Nhật Tân, cầu Hồng Hà, Mễ Sở, Vĩnh Thịnh, Tứ Liên, Đông Trù,
Thạch Cầu, Phù Đổng II, Cầu Đuống mới,... Ở phía Nam có công trình: Cầu Bình Khánh
trên sông Nhà Bè, Cầu Phước Khánh trên sông Lòng Tòng, Cầu Phước Anh trên Sông
Thị Vải, Cầu Long Thành, Cầu Nhơn Trạch, Cầu Sài Gòn 2, Cầu Phú Thuận,... ngoài các
cây cầu bắc qua sông còn một loạt các cầu vượt được xây dựng trong đô thị
Trong việc xây dựng các công trình giao thông thì công nghệ thi công Cầu được
đánh giá là khó và đòi hỏi kỹ thuật cao. Ở Việt Nam khi thi công cầu thì không thể thiếu
được các thiết bị nâng, đặc biệt là các cổng trục. Những cổng trục này được sử dụng ở
nhiều công đoạn khác nhau: Đúc dầm, lao lắp dầm cầu, lắp ván khuôn, cẩu lắp cấu
kiện,,…trong đó cổng trục lao dầm là thiết bị chiếm số lượng lớn và làm việc trong điều
kiện đòi hỏi có độ an toàn cao. Đặc điểm của cổng trục phục vụ lao lắp dầm cầu thường
có tải trọng lớn, khẩu độ lớn, các cơ cấu làm việc theo chế độ làm việc ngắn hạn- lắp lại
với số lần trong 1 giờ cao, diễn ra liên tục. vì vậy với loại cổng trục này thì trọng lượng
phần kết cấu thép thường chiếm tỷ lệ lớn so với tổng trọng lượng của máy (có thể đạt tới
80%) và giá trị phần kết cấu thép thường chiếm tới 70% tổng giá trị của máy.
Hiện nay hầu hết các cổng trục phục vụ lao dầm cầu đều được chế tạo trong nước.
Việc thiết kế chủ yếu tính toán theo lý thuyết bền ở trạng thái tĩnh có nhân thêm hệ số tải
trọng động. Hệ số tải trọng động này thường tra theo tiêu chuẩn TCVN 4244-2005 (theo
tiêu chuẩn này hệ số động lực cũng chỉ được xác định bằng thực nghiệm phụ thuộc vào
2
vận tốc nâng mà vẫn chưa có phương pháp xác định chính xác). Do vậy khi thiết kế kết
cấu thép cổng trục lao dầm thường chưa mang lại kết quả tốt nhất.
Kết cấu thép của cổng trục lao dầm thường có kích thước lớn (khẩu độ lớn). Mặt
khác cổng trục được dùng để phục vụ công tác lao dầm cầu bêtông nên tải trọng nâng
lớn, quá trình phanh hãm khi nâng-hạ, di chuyển diễn ra liên tục. Do vậy nếu không
nghiên cứu đánh giá đúng tình trạng chịu lực của kết cấu thép phù hợp với điều kiện làm
việc của từng trường hợp cụ thể thì trong quá trình khai thác, sử dụng cổng trục có thể sẽ
dẫn đến mất an toàn trong một số trường hợp bất lợi và trong khoảng thời gian tức thời
bất kỳ. Vì vậy, việc nghiên cứu xác định ứng suất động (ứng suất biến thiên theo thời
gian) sẽ giúp chúng ta xác định được tình trạng nguy hiểm của kết cấu thép ứng với từng
trường hợp làm việc cụ thể của cổng trục. Việc xác định được ứng suất động này sẽ giúp
chúng ta đề ra được các giải pháp kỹ thuật hợp lý nhằm khai thác hiệu quả hơn thiết bị
cổng trục phục vụ công tác lao lắp dầm cầu.
Cổng trục lao dầm là loại cổng trục chuyên dùng trong ngành xây dựng Cầu, phục
vụ công tác lao lắp dầm cầu bêtông. Vì vậy, đòi hỏi trong quá trình hoạt động của cổng
trục kết cấu thép và các cơ cấu truyền động phải làm việc ổn định. Các cổng trục lao dầm
được chế tạo ở Việt nam hiện nay chưa đáp ứng được hoàn toàn các yêu cầu kỹ thuật của
cổng trục chuyên dùng lao lắp dầm cầu do kết cấu còn nặng nề, cồng kềnh, các bộ phận
truyền động (cho cơ cấu nâng, di chuyển) còn chưa nhỏ gọn, nhiều khâu khớp dẫn đến
dao động của kết cấu thép, tải trọng động phát sinh tác động lên kết cấu thép trong quá
trình làm việc của cổng trục thường rất lớn. Do đó, việc nghiên cứu, khảo sát xác định
các thông số ảnh hưởng tới quá trình làm việc của cổng trục để từ đó đề ra được các
thông số kỹ thuật hợp lý làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế, khai thác sử dụng có hiệu
thiết bị là yêu cầu cần thiết.
Hiện nay với nhu cầu xây dựng các cây cầu vượt sông và cầu vượt trong đô thị
ngày càng lớn thì việc đầu tư thiết bị cổng trục lao dầm cũng rất lớn.Vì vậy, khi chúng ta
nghiên cứu, tính toán, thiết kế được những cổng trục lao dầm có các chỉ tiêu kinh tế- kỹ
thuật cao sẽ tiết kiệm được rất nhiều kinh phí cho việc đầu tư thiết bị, giảm được chi phí
khi thi công do đó giảm được giá thành thi công cầu. Điều này sẽ tiết kiệm được rất nhiều
kinh phí đầu tư của nhà nước và doanh nghiệp. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa
học cho tính toán kết cấu thép cổng trục chuyên dùng do Việt nam chế tạo phục vụ lao
lắp dầm bê tông trên xà mũ cầu” được đặt ra là một yêu cầu cấp thiết.
3
2. Mục tiêu của đề tài:
Nghiên cứu xây dựng được cơ sở khoa học cho tính toán ứng suất động trong kết
cấu thép cổng trục chuyên dùng do Việt nam chế tạo phục vụ lao lắp dầm bê tông trên xà
mũ cầu. Các kết quả nghiên cứu sẽ góp phần nâng cao chất lượng thiết kế, hạ giá thành
sản phẩm, chủ động về thiết kế, chế tạo ở trong nước loại cổng trục chuyên dùng trên đạt
các chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật cao.
3. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu:
a. Đối tượng nghiên cứu
- Cổng trục dạng dàn lắp đặt trên xà mũ trụ cầu do Việt nam chế tạo phục vụ lao
lắp dầm Super-T trong công nghệ thi công cầu.
b. Phạm vi nghiên cứu
- Luận án chỉ tập trung nghiên cứu cổng trục dạng dàn lắp đặt trên xà mũ trụ cầu
do Việt nam chế tạo phục vụ lao lắp dầm Super-T trong công nghệ thi công cầu có các
thông số kỹ thuật thể hiện trong bảng 1.1
- Các dầm cầu bêtông cốt thép được lắp đặt là loại dầm Super – T dài 38 mét
- Xà mũ trụ cầu và dầm Super-T được coi là cứng tuyệt đối
- Chỉ xem xét và giải quyết các bài toán về động lực học, ứng suất động trong mặt
phẳng (không xét trong mô hình không gian).
4. Phương pháp nghiên cứu:
Để đạt được các mục đích đặt ra, luận án sử dụng các phương pháp nghiên cứu:
Khảo sát thống kê, Nghiên cứu động lực học Máy xây dựng, kết hợp nghiên cứu lý thuyết
và thực nghiệm.
a. Mục đích nghiên cứu lý thuyết.
Nghiên cứu lý thuyết nhằm:
- Xây dựng các mô hình động lực học, thiết lập các hệ phương trình vi phân dao
động cưỡng bức, giải các phương trình vi phân để tìm ra các qui luật dao động của cổng
trục, xác định các hệ số động phát sinh khi cổng trục làm việc ở các trạng thái khác nhau
dưới tác dụng của tải trọng động.
- Xây dựng phương pháp xác định ứng suất động trong các thanh của kết cấu thép
cổng trục.
- Khảo sát, đánh giá ảnh hưởng của một số thông số động lực học. Từ đó, đưa ra
được các thông số và giải pháp kỹ thuật nhằm khai thác hiệu quả thiết bị.
4
- Tìm hiểu về các dụng cụ, thiết bị đo, phương pháp đo từ đó xây dựng được mô
hình bài toán thực nghiệm.
b. Các lý thuyết cần phải nghiên cứu:
- Lý thuyết về động lực học: Động lực học máy, động lực học máy xây dựng,....;
Lý thuyết về các phương pháp tính toán kết cấu thép, xác định nội lực trong kết cấu; Lý
thuyết về sức bền vật liệu, cơ học kết cấu, tính toán kết cấu bằng phương pháp phần tử
hữu hạn,....
5. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm:
Nghiên cứu thực nghiệm nhằm:
Kiểm chứng các kết quả nghiên cứu bằng lý thuyết. Từ đó, so sánh, đánh giá rút
ra kết luận về sự đúng đắn, độ tin cậy của các kết quả khi tính toán theo lý thuyết.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
a.Ý nghĩa khoa học:
- Tác giả đã nghiên cứu xây dựng bài toán động lực học cho đối tượng nghiên cứu
là cổng trục lao dầm dạng dàn đặt trên xà mũ trụ cầu trong công nghệ thi công cầu.
Nghiên cứu này sẽ là cơ sở khoa học cho việc tiến hành xác định các thông số động lực
học của mô hình (chuyển vị, vận tốc, gia tốc, lực căng cáp động) tương ứng với các
trường hợp làm việc khác nhau của cổng trục. Từ đó, đã đưa ra các giá trị của hệ số động
tương ứng với từng trường hợp của loại cổng trục này. Các giá trị hệ số động này sẽ là cơ
sở cho các nhà khoa học, kỹ sư, người sử dụng tham khảo trong quá trình thiết kế, sử
dụng thiết bị cổng trục lao dầm.
- Từ các kết quả nghiên cứu bài toán động lực học của cổng trục lao dầm dạng
dàn, tác giả đã tiến hành xây dựng bài toán xác định ứng suất động trong các thanh của
kết cấu dàn chính cổng trục. Kết quả của bài toán sẽ tạo cơ sở khoa học cho việc nghiên
cứu, khảo sát qui luật thay đổi của ứng suất trong các thanh trong dàn chính, tạo tiền đề
khoa học cho các nghiên cứu về độ bền mỏi của kết cấu dàn.
- Tác giả đã xây dựng bài toán và tiến hành khảo sát một số thông số ảnh hưởng
đến các đặc trưng động lực học của cổng trục. Kết quả nghiên cứu này sẽ là cơ sở khoa
học giúp cho các nhà thiết kế, nhà quản lý khai thác sử dụng thiết bị lựa chọn được các
thông số kỹ thuật hợp lý nhằm khai thác có hiệu quả hơn thiết bị cổng trục lao dầm đặt
trên xà mũ trụ cầu.
5
- Quá trình thực nghiệm với các thiết bị đo hiện đại và qui trình thực nghiệm hợp
lý là cơ sở để xây dựng phương pháp thực nghiệm trên các loại cổng trục dạng dàn.
b.Ý nghĩa thực tiễn:
- Kết quả nghiên cứu về động lực học của luận án sẽ là tài liệu tham khảo có ích
cho Bộ LĐTBXH khi hiệu chỉnh bổ sung hệ số động theo TCVN 4244-2005 cho thiết bị
nâng là cổng trục lao dầm dạng dàn đặt trên xà mũ trụ cầu khi lao lắp dầm cầu Super-T.
- Kết quả nghiên cứu của luận án sẽ là tài liệu tham khảo có ích cho các đơn vị
thiết kế, chế tạo và khai thác sử dụng có hiệu quả thiết bị cổng trục lao dầm dạng dàn đặt
trên xà mũ trụ cầu.
- Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở tham khảo để bộ GTVT đề ra tiêu chuẩn ngành
cho việc kiểm định, sử dụng các thiết bị cổng trục (thiết bị có yêu cầu nghiêm ngặt về an
toàn) phục vụ lao lắp dầm cầu bêtông theo qui định trong nghị định 44/2016/NĐ-CP ngày
15/05/2016 của Chính phủ Việt Nam.
7. Điểm mới của luận án
- Luận án đã xây dựng được mô hình động lực học cho loại cổng trục dạng dàn lắp
đặt trên xà mũ trụ cầu phục vụ lao lắp dầm Super-T và đã ứng dụng thành công phần
mềm Matlab- Simulink để giải các phương trình chuyển động phi tuyến nhiều bậc tự do.
- Luận án đã xác định được các đặc trưng dao động, lực căng cáp động, hệ số động
ứng với các trường hợp làm việc bất lợi của loại cổng trục nghiên cứu.
- Trên cơ sở những kết quả thu được từ việc giải bài toán ĐLH, luận án đã xây
dựng được phương pháp xác định ứng suất động ( Ứng suất biến thiên theo thời gian)
trong các thanh của kết cấu dàn chính đối với loại cổng trục nghiên cứu.
- Từ những kết quả thu được từ việc giải bài toán ĐLH, luận án đã tiến hành khảo
sát các thông số động lực học của loại cổng trục nghiên cứu từ đó đã xác định được yếu
tố gây bất lợi, đồng thời đã đưa ra được bộ dữ liệu các thông số có ảnh hưởng đến quá
trình làm việc bất lợi của cổng trục.
8. Bố cục của luận án: Luận án được bố cục theo các nội dung sau
Mở đầu
Chương I. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
Nghiên cứu tổng quan về các loại cổng trục phục vụ việc lao lắp dầm cầu bêtông,
giới thiệu chung về công nghệ thi công lao lắp dầm cầu sử dụng cổng trục đặt trên xà mũ,
đặc điểm khai thác sử dụng của thiết bị này, tình hình thiết kế chế tạo loại cổng trục này ở
6
Việt nam. Tổng kết, đánh giá các công trình nghiên cứu đã đạt được trong lĩnh vực
nghiên cứu về động lực học cổng trục, nghiên cứu về ứng suất động. Từ những nghiên
cứu này đã nêu lên tính cấp thiết của đề tài, hình thành các nhiệm vụ nghiên cứu của luận
án, hướng giải quyết các nội dung đã đề ra.
Chương II: Nghiên cứu động lực học của cổng trục dạng dàn lắp đặt trên xà mũ trụ
cầu phục vụ lao lắp dầm Super-T trong công nghệ thi công cầu ở Việt nam
Nghiên cứu phương pháp xây dựng bài toán động lực học cho đối tượng nghiên
cứu là cổng trục lao dầm dạng dàn đặt trên xà mũ trụ cầu trong công nghệ thi công cầu,
nghiên cứu này sẽ là cơ sở khoa học cho việc tiến hành xác định các thông số động lực
học của mô hình (chuyển vị, vận tốc, gia tốc, lực căng cáp động) tương ứng với các
trường hợp làm việc khác nhau của cổng trục từ đó đã đưa ra các giá trị của hệ số động
tương ứng với từng trường hợp làm việc của loại cổng trục này. Các nội dung trình bày ở
chương II làm cơ sở cho việc nghiên cứu xây dựng bài toán khảo sát các thông số động
lực học trình bày trong chương III và bài toán xác định ứng suất động trong các thanh của
kết thép dàn chính trong chương IV.
Chương III: Nghiên cứu khảo sát các thông số động lực học của cổng trục dạng dàn
lắp đặt trên xà mũ trụ cầu phục vụ lao lắp dầm Super-T trong công nghệ thi công
cầu ở Việt nam.
Trong nội dung của chương này tác giả đi sâu khảo sát, phân tích một số thông số
ảnh hưởng đến các đặc trưng động lực học của cổng trục. Từ đó, tìm ra các trạng thái làm
việc, các thông số kỹ thuật của thiết bị gây bất lợi tới quá trình làm việc của cổng trục,
đồng thời đưa ra các thông số làm việc hợp lý và đề xuất các giải pháp để giảm thiểu các
yếu tố gây bất lợi cho cổng trục trong quá trình làm việc.
Chương IV: Nghiên cứu phương pháp xác định ứng suất động trong các thanh của
kết cấu dàn chính cổng trục dạng dàn lắp đặt trên xà mũ trụ cầu phục vụ lao lắp
dầm Super-T trong công nghệ thi công cầu ở Việt nam.
Nội dung chương này trình bày phương pháp xác định ứng suất động trong các
thanh của kết cấu thép dàn chính của loại cổng trục mà tác giả nghiên cứu ứng với các
trường hợp làm việc bất lợi đã xét tới trong chương II. Mục đích nghiên cứu của chương
này là xác định được giá trị và qui luật biến thiên của ứng suất theo thời gian trong các
thanh, xác định được các thanh có giá trị ứng suất lớn từ đó tìm ra các vị trí gây bất lợi
trên kết cấu thép dàn chính.
7
Chương V. Nghiên cứu thực nghiệm xác định các thông số động lực học của cổng
trục và ứng suất động xuất hiện trong các thanh của kết cấu dàn chính cổng trục.
Nội dung chương của chương này trình bày phương pháp xây dựng qui trình thực
nghiệm cho đối tượng là cổng trục lao dầm dạng dàn đặt trên xà mũ trụ cầu do Việt nam
chế tạo, đang thi công lắp đặt dầm cầu Super-T tại công trường. Mục đích nghiên cứu
thực nghiệm để kiểm chứng, khẳng định độ tin cậy của phương pháp tính toán, thuật toán
và công cụ tính toán.
Kết luận và kiến nghị: Trình bày các kết luận chính, các đóng góp mới của luận án và
hướng nghiên cứu tiếp theo.
Tài liệu tham khảo và các phụ lục: Liệt kê các tài liệu tham khảo, nêu các công trình khoa
học đã công bố liên quan, kết quả tính toán, kết quả đo đạc, các thuật toán, các bảng biểu.
