Tên luận án:
NGHIÊN CỨU KẾT CẤU VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CẦU MÁNG XI MĂNG LƯỚI THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC NHỊP LỚN
Ngành:
Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án "Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn" của Phạm Cao Tuyến tập trung giải quyết nhu cầu thực tiễn về cầu máng nhịp lớn trong công trình thủy lợi tại Việt Nam. Đề tài xuất phát từ hạn chế của cầu máng xi măng lưới thép (XMLT) thông thường chỉ đáp ứng nhịp ngắn (<8m), trong khi địa hình phức tạp đòi hỏi các giải pháp kinh tế hơn cho nhịp lớn (>6m).
Mục tiêu nghiên cứu là làm rõ trạng thái ứng suất và biến dạng của cầu máng XMLT ứng suất trước (CM-XMLT-UST) nhịp lớn, đồng thời đề xuất công nghệ chế tạo phù hợp, tập trung vào thân máng mặt cắt chữ U. Luận án kết hợp phương pháp lý thuyết và thực nghiệm hiện trường.
Luận án đã đạt được nhiều kết quả quan trọng. Tác giả đã xây dựng thành công chương trình chuyên dụng bằng ngôn ngữ APDL trong ANSYS để mô hình hóa và tính toán trạng thái ứng suất, biến dạng của CM-XMLT-UST nhịp đơn mặt cắt chữ U với kích thước tùy ý, bao gồm cả trường hợp không ứng suất trước. Chương trình này đã được kiểm tra độ tin cậy và dùng để lập các bảng tra chuyển vị và ứng suất cho hàng trăm bài toán với 9 loại kích thước mặt cắt ngang thường gặp.
Về công nghệ chế tạo, luận án đã nghiên cứu và lựa chọn công nghệ rung áp ván khuôn, đề xuất sơ đồ bố trí máy rung tối ưu (ví dụ, 11 máy rung cho máng L=12m) dựa trên phân tích lý thuyết và mô phỏng máy tính, xác định được bán kính ảnh hưởng của máy rung (R=1m) và các thông số kỹ thuật liên quan. Công nghệ này mang lại ưu điểm về chất lượng cao, tận dụng lao động thủ công, thiết bị đơn giản, tiện lợi cho thi công hiện trường và giảm chi phí.
Nghiên cứu cũng tiến hành thực nghiệm tại hiện trường với 3 mẫu CM-XMLT-UST (2 mẫu L=12m, 1 mẫu L=18m) để kiểm chứng khả năng chịu lực thực tế và xác định sơ bộ lượng tổn hao ứng suất trước (từ 10% đến 25%) trong quá trình căng cáp. Kết quả thực nghiệm cho thấy sự phù hợp giữa tính toán và thực tế, đồng thời khẳng định sự cần thiết của kiểm tra thực nghiệm đối với kết cấu mới này, đặc biệt là trong việc xác định tổn hao ứng suất trước.
Luận án góp phần quan trọng vào việc phát triển kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn, cung cấp công cụ tính toán và quy trình công nghệ hữu ích cho ngành thủy lợi Việt Nam.
Mục lục chi tiết:
- CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CM-XMLT-UST NHỊP LỚN
- 1.1 Tổng quan về CM-XMLT
- 1.1.1 Khái quát chung
- 1.1.2 Các hình dạng kết cấu CM-XMLT
- 1.1.2.1 Các hình dạng kết cấu thân máng
- 1.1.2.2 Thân máng có mặt cắt ngang hình chữ U
- 1.1.3 Phương pháp tính toán CM-XMLT
- 1.1.3.1 Tải trọng và tổ hợp tải trọng
- 1.1.3.2 Phân tích nội lực kết cấu thân máng XMLT
- 1.2 Tổng quan về CM-XMLT nhịp lớn
- 1.2.1 Khái quát về CM-XMLT nhịp lớn
- 1.2.2 Tính toán CM-XMLT nhịp lớn
- 1.3 Tổng quan về CM-XMLT-UST trước nhịp lớn
- 1.3.1 Khái quát về CM-XMLT-UST nhịp lớn
- 1.3.2 Phương pháp tạo ứng suất trước
- 1.3.3 Các vấn đề tính toán CM-XMLT-UST
- 1.3.3.1 Ứng suất kéo trước giới hạn
- 1.3.3.2 Tổn hao ứng suất trước
- 1.3.4 Phân tích ứng suất trong CM-XMLT-UST
- 1.4 Tổng quan về công nghệ chế tạo CM-XMLT
- 1.5 Tổng quan về tình hình nghiên cứu CM-XMLT-UST
- 1.5.1 Tình hình chung
- 1.5.2 Những nghiên cứu về CM-XMLT
- 1.5.3 Những nghiên cứu về CM-BTCT-UST
- 1.6 Những vấn đề cần nghiên cứu đặt ra đối với Luận án
- 1.7 Kết luận Chương 1
- CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG CM-XMLT-UST NHỊP LỚN
- 2.1 Đặt vấn đề
- 2.2 Lập trình tính toán ứng suất và biến dạng CM-XMLT-UST nhịp lớn bằng ngôn ngữ lập trình tham số APDL trong ANSYS
- 2.2.1 Mô hình hóa kết cấu CM-XMLT-UST
- 2.2.2 Lập trình tính kết cấu cầu máng bằng ngôn ngữ APDL
- 2.2.3 Kiểm tra độ tin cậy của chương trình
- 2.3 Lập bảng tra chuyển vị và ứng suất cầu máng mặt cắt chữ U
- 2.3.1 Số liệu tính toán CM-XMLT nhịp lớn
- 2.3.2 Bảng tra chuyển vị, ứng suất của cầu máng xi măng lưới thép
- 2.4 Kết luận Chương 2
- CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CM-XMLT NHỊP LỚN BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG ÁP VÁN KHUÔN
- 3.1 Đặt vấn đề
- 3.2 Xác định vùng ảnh hưởng của một máy rung
- 3.2.1 Lựa chọn loại máy rung
- 3.2.2 Phạm vi ảnh hưởng của một máy rung
- 3.3 Lựa chọn sơ đồ bố trí máy rung trong CM-XMLT nhịp lớn
- 3.3.1 Bố trí máy rung
- 3.3.2 Phân tích chọn phương án bố trí máy
- 3.3.3 Tính toán kiểm tra phương án chọn
- 3.3.3.1 Xây dựng mô hình kết cấu ván khuôn
- 3.3.3.2 Kết quả tính toán
- 3.3.3.3 Nhận xét kết quả tính toán
- 3.3.3.4 Thời gian rung thực tế tại xưởng
- 3.3.4 Kiểm tra lại khoảng cách bố trí đầm rung
- 3.3.5 Ưu điểm của công nghệ chế tạo CM-XMLT bằng rung áp
- 3.4 Kết luận Chương 3
- CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TẠI HIỆN TRƯỜNG ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG CM-XMLT-UST NHỊP LỚN
- 4.1 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu thực nghiệm
- 4.1.1 Mục tiêu nghiên cứu
- 4.1.2 Nội dung thực nghiệm
- 4.2 Xây dựng mô hình thực nghiệm
- 4.3 Thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý của vật liệu xi măng lưới thép
- 4.3.1 Số lượng mẫu vật liệu xi măng lưới thép
- 4.3.1.1 Mẫu thí nghiệm các loại vật liệu lưới thép
- 4.3.1.2 Mẫu thí nghiệm thành phần cấp phối vữa xi măng lưới thép
- 4.3.2 Mẫu thí nghiệm kéo vật liệu xi măng lưới thép
- 4.3.2.1 Quy cách mẫu thí nghiệm kéo
- 4.3.2.2 Số lượng mẫu thí nghiệm kéo
- 4.3.3 Kết quả đo các mẫu thí nghiệm vật liệu xi măng lưới thép
- 4.3.3.1 Dụng cụ thí nghiệm kéo
- 4.3.3.2 Kết quả thí nghiệm kéo mẫu vật liệu xi măng lưới thép
- 4.4 Thiết kế và chế tạo mẫu thí nghiệm
- 4.4.1 Vật liệu
- 4.4.2 Mẫu thí nghiệm
- 4.4.3 Chế tạo mẫu thí nghiệm
- 4.5 Thực nghiệm tại hiện trường ứng suất và biến dạng CM-XMLT-UST nhịp lớn
- 4.5.1 Các đại lượng cần đo
- 4.5.2 Thiết bị thí nghiệm
- 4.5.3 Bố trí thiết bị đo
- 4.5.4 Tiến hành thực nghiệm
- 4.6 Kết quả thực nghiệm CM-XMLT-UST nhịp lớn
- 4.6.1 Kết quả thực nghiệm cầu máng số 1 và máng số 2 (L = 12m)
- 4.6.2 Kết quả thực nghiệm cầu máng số 3 (L = 18m)
- 4.6.3 Đánh giá chung kết quả thực nghiệm các cầu máng số 1, 2, 3
- 4.7 Xác định tổn hao ứng suất trước từ thực nghiệm
- 4.8 Kết luận Chương 4
- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
- 1. Những kết quả đạt được của Luận án
- 2. Những đóng góp mới của Luận án
- 3. Những tồn tại và hướng nghiên cứu tiếp
- 4. Kiến nghị