Luận án Nghiên cứu phương pháp tính toán tấm bê tông xi măng mặt đường có xét ảnh hưởng của biến dạng trượt ngang

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TẤM BÊ TÔNG XI MĂNG MẶT ĐƯỜNG CÓ XÉT ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN DẠNG TRƯỢT NGANG

Ngành:

Xây dựng đường ô tô và đường thành phố (Mã số: 62.58.30.01)

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này giải quyết các hạn chế của lý thuyết tấm Kirchhoff trong việc xác định nội lực chính xác tại biên tự do, góc tấm, thỏa mãn điều kiện biên và tính toán đồng thời trạng thái ứng suất đất nền. Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính toán tấm trên nền đàn hồi Winkler và nền bán không gian đàn hồi, có xét đến ảnh hưởng của biến dạng trượt ngang do lực cắt gây ra trong tấm. Phương pháp này cho phép xác định đồng thời ứng suất và chuyển vị trong cả tấm và đất nền.

Tác giả sử dụng lý thuyết tấm dựa trên lý thuyết dầm Timoshenko và nguyên lý cực trị Gauss để xây dựng phương trình cân bằng. Các mô hình nền Winkler và bán không gian đàn hồi được phân tích chi tiết, bao gồm cả lý thuyết tấm của E.Reissner. Luận án đã thiết lập các phương trình cân bằng và điều kiện biên mới, đặc biệt là việc thỏa mãn cả 3 điều kiện biên trên cạnh tấm, điều mà lý thuyết Kirchhoff không làm được.

Trong việc giải bài toán, luận án áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) với phần tử BFS-16 cho tấm và phần tử khối 8 nút cho đất nền, sử dụng lời giải R.D.Mindlin cho đất. Các kết quả cho thấy khi xét đến biến dạng trượt ngang, các giá trị mô men và độ võng tăng đáng kể (đến 32.1% và 21% tương ứng khi h/a ≥ 1/15), và mô men xoắn trên biên tự do gần bằng 0.

Nghiên cứu cũng chỉ ra mô hình tính toán bất lợi nhất là tấm 4 cạnh tự do trên nền đàn hồi và vị trí tải trọng bất lợi nhất là giữa cạnh dài của tấm. Luận án đã xây dựng các toán đồ xác định chiều dày tấm bê tông xi măng (BTXM), tính toán cốt thép tăng cường và lớp móng, đồng thời so sánh kết quả với các phương pháp khác. Các chương trình TC2BRP và TC32RP được phát triển để ứng dụng vào tính toán tấm BTXM mặt đường ô tô và sân bay, cung cấp khả năng xác định đồng thời ứng suất và chuyển vị của tấm và đất nền, hỗ trợ lựa chọn vật liệu và kết cấu móng hợp lý.

Mục lục chi tiết:

• VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN

• CHƯƠNG 1 MÔ HÌNH NỀN VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TẤM

  • 1.1. Mô hình nền và tương tác giữa kết cấu với đất nền.
  • 1.2. Lý thuyết tấm G.R.KIRCHHOFF.
    • 1.2.1.Các giả thiết cơ bản.
    • 1.2.2. Các phương trình cân bằng và các điều kiện biên.
      • 1.2.2.1.Phương trình vi phân cân bằng độ võng và ngoại lực:
      • 1.2.2.2. Các điều kiện biên của tấm chữ nhật:
    • 1.2.3. Ảnh hưởng của biến dạng trượt ngang.
      • 1.2.3.1.Nội dung cơ bản về lý thuyết tấm của E.Reissner.
      • 1.2.3.2. Lý thuyết tấm dựa theo lý thuyết dầm Timoshenko.
  • 1.3. Xây dựng phương trình cân bằng của tấm, theo phép so sánh dựa trên phương pháp nguyên lý cực trị Gauss.
  • 1.4. Kết luận chương 1

• CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT TÍNH TẤM TRÊN NỀN ĐÀN HỒI, CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN DẠNG TRƯỢT NGANG

  • 2.2. Tấm trên nền đàn hồi Winkler.
  • 2.3. Lý thuyết tấm trên bán không gian đàn hồi, có xét biến dạng trượt ngang do lực cắt gây ra.
    • 2.3.1. Đặt vấn đề.
    • 2.3.2. Lý thuyết tính tấm trên nền bán không gian đàn hồi, có xét biến dạng trượt ngang trong tấm.
  • 2.4. Kết luận chương 2

• CHƯƠNG 3 GIẢI BÀI TOÁN TẤM TRÊN NỀN ĐÀN HỒI, [5]

  • 3.1. Thiết lập thuật toán theo FEM.
    • 3.1.1. Phần tử chuyển vị (w).
    • 3.1.2. Phần tử lực cắt (Qx).
    • 3.1.3. Phần tử lực cắt (Qy).
    • 3.1.4. Ma trận độ cứng phần tử tấm:
    • 3.1.5. Phần tử phản lực đất nền (R) theo mô hình Winkler:
    • 3.1.6. Phần tử đất nền theo mô hình bán không gian đàn hồi:
    • 3.1.7. Ma trận độ cứng tổng thể tấm+nền bán không gian:
  • 3.2. Ví dụ tính tấm trên nền đàn hồi.
  • 3.3. Kết luận chương 3

• CHƯƠNG 4 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH TC2BRP VÀ TC32RP VÀO TÍNH TOÁN TẤM BTXM MẶT ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ SÂN BAY

  • 4.1. Xây dựng toán đồ.
  • 4.2. Tính toán cốt thép tăng cường
    • 4.2.1. Tính cốt thép tăng cường cạnh tấm
  • 4.3. Tính toán lớp móng.
  • 4.4. Một số so sánh.

• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

  • 1. Kết luận:
    • a/Về mặt lý luận:
    • b/Về mặt ứng dụng vào thực tế tính toán tấm BTXM mặt đường:
  • 2.Kiến nghị:
  • 3. Phương hướng nghiên cứu tiếp theo:

• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ