Luận án – Nghiên cứu ứng xử uốn dầm cầu dự ứng lực sử dụng bê tông chất lượng siêu cao (UHPC) trong điều kiện Việt Nam

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ UỐN DẦM CẦU DỰ ỨNG LỰC SỬ DỤNG BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG SIÊU CAO (UHPC) TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM

Ngành:

Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông - Xây dựng Cầu hầm

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tiến sĩ này tập trung nghiên cứu ứng xử uốn của dầm cầu dự ứng lực sử dụng bê tông chất lượng siêu cao (UHPC) trong điều kiện Việt Nam. Xuất phát từ tính cấp thiết của việc áp dụng UHPC thế hệ mới với các tính chất cơ học vượt trội cho kết cấu cầu, luận án đặt ra mục tiêu giải quyết những vấn đề còn tồn tại trong thiết kế uốn dầm UHPC tại Việt Nam. Cụ thể, nghiên cứu nhằm xây dựng đường quan hệ ứng suất – biến dạng cho UHPC được chế tạo từ vật liệu trong nước, đề xuất công thức tính sức kháng uốn dầm cầu UHPC dự ứng lực (DƯL) dựa trên biểu đồ phân bố ứng suất khối chữ nhật tương đương, và phát triển mô hình số phù hợp để mô phỏng ứng xử uốn của dầm UHPC DƯL.

Phạm vi nghiên cứu bao gồm các tính chất cơ học của UHPC chế tạo tại Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, sức kháng uốn ở trạng thái giới hạn cường độ và mô hình số 3D bằng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) cho dầm đơn. Các phương pháp nghiên cứu chính là tổng quan tài liệu, thực nghiệm (xác định tính chất cơ học vật liệu và ứng xử uốn dầm), mô hình số PTHH (mô phỏng vật liệu và dầm UHPC DƯL) và xử lý thông tin.

Những đóng góp mới của luận án bao gồm việc xây dựng mô hình đường quan hệ ứng suất – biến dạng nén và kéo cho UHPC sử dụng vật liệu trong nước, đề xuất biểu đồ phân bố ứng suất khối chữ nhật tương đương với các hệ số quy đổi (α₁, β₁, β₂) và công thức tính toán sức kháng uốn cho tiết diện chữ T tổng quát. Luận án cũng đề xuất một mô hình số để nghiên cứu, thiết kế và ứng dụng dầm UHPC DƯL trong thực tiễn. Kết quả nghiên cứu ứng dụng UHPC cho dầm cầu I nhịp giản đơn dài 42m cho thấy có thể giảm chiều cao dầm từ 1,6m (bê tông thường) xuống 1,1m (UHPC), đảm bảo khả năng chịu uốn và độ võng, khẳng định hiệu quả của vật liệu UHPC trong việc giảm chiều cao kết cấu và tăng khả năng chịu lực. Mô hình số đã được kiểm chứng tương đồng với kết quả thực nghiệm, có thể ứng dụng rộng rãi.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của đề tài
  • 2. Mục đích nghiên cứu
  • 3. Mục tiêu nghiên cứu
  • 4. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
  • 5. Phương pháp nghiên cứu
  • 6. Nội dung chính nghiên cứu
  • 7. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án
  • 8. Những đóng góp mới của luận án

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG VẬT LIỆU BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG SIÊU CAO CHO KẾT CẤU NHỊP CẦU

  • 1.1. Tổng quan về vật liệu UHPC
  • 1.2. Tổng quan nghiên cứu về vật liệu UHPC trên thế giới
  • 1.3. Tổng quan nghiên cứu về vật liệu UHPC ở Việt Nam
  • 1.4. Tổng quan về ứng dụng vật liệu UHPC trong xây dựng công trình cầu trên thế giới và ở Việt Nam.
  • 1.5. Tổng quan nghiên cứu phương pháp xác định sức kháng uốn dầm UHPC
  • 1.6. Tổng quan nghiên cứu các dạng đường quan hệ ứng suất – biến dạng áp dụng cho thiết kế uốn dầm UHPC
  • 1.7. Nghiên cứu phương pháp phân tích ứng xử dầm UHPC bằng mô hình số.
  • 1.8. Nhận xét rút ra từ nghiên cứu tổng quan và đề xuất nghiên cứu.

• CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

  • 2.1. Nghiên cứu thực nghiệm
  • 2.2. Cơ sở khoa học và phương pháp xây dựng đường quan hệ ứng suất – biến dạng VL UHPC tại Việt Nam.
  • 2.3. Cơ sở khoa học và phương pháp xây dựng công thức tính toán sức kháng uốn dầm cầu UHPC DƯL
  • 2.4. Phương pháp mô hình số phần tử hữu hạn mô phỏng sự làm việc của dầm cầu UHPC DƯL
  • 2.5. Nhận xét Chương 2

• CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG ĐƯỜNG QUAN HỆ ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG THỨC TÍNH TOÁN SỨC KHÁNG UỐN DẦM CẦU UHPC DƯL

  • 3.1. Xử lý số liệu thí nghiệm uốn để xây dựng đường quan hệ ứng suất – biến dạng
  • 3.2. Xây dựng đường quan hệ ứng suất – biến dạng UHPC phục vụ thiết kế
  • 3.3. Kết quả tính toán sức kháng uốn dầm UHPC DƯL bằng phương pháp phân tích mặt cắt
  • 3.4. Xây dựng công thức xác định vị trí trục trung hoà và sức kháng uốn danh định của dầm UHPC DƯL.
  • 3.5. Nhận xét Chương 3.

• CHƯƠNG 4. MÔ HÌNH SỐ KẾT CẤU UHPC BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN

  • 4.1. Kết quả mô hình số mẫu hình trụ thí nghiệm nén vật liệu UHPC.
  • 4.2. Kết quả mô hình số mẫu dầm thí nghiệm uốn vật liệu UHPC
  • 4.3. Mô hình mẫu dầm UHPC DƯL tiết diện chữ I.
  • 4.4. Mô hình mẫu dầm UHPC DƯL tiết diện chữ T.
  • 4.5. Nhận xét Chương 4.

• CHƯƠNG 5. ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG THIẾT KẾ UỐN DẦM CẦU BẰNG VẬT LIỆU UHPC DƯL

  • 5.1. Chọn kết cấu cầu phục vụ nghiên cứu
  • 5.2. Kết quả tính toán sức kháng uốn dầm bằng công thức đề xuất
  • 5.3. Kết quả phân tích khả năng chịu uốn dầm bằng mô hình số đề xuất
  • 5.4. Đánh giá kết quả từ công thức và mô hình số dầm UHPC DƯL I42
  • 5.5. Nhận xét Chương 5.

• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ