1
PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CỦA GIẢM CHẤN CHẤT LỎNG ÁP DỤNG TẠI
CẦU DÂY VĂNG MỘT MẶT PHẲNG DÂY BÃI CHÁY – VIỆT NAM
Analysis the effect of TUNED LIQUID DAMPER APPLIED FOR SINGLE
PLANE CABLE STAYED BRIDGE BAI CHAY – VIET NAM

GS. TS NguyÔn ViÕt Trung
Th.s NguyÔn §øc ThÞ Thu §Þnh
Bé m«n C«ng tr×nh Giao th«ng Thµnh phè và C«ng tr×nh Thñy – Tr-êng §H GTVT

Summary
Analysis the characteristic of tuned liquid damper and the calculation theory of tuned liquid
damper is presented in this article and proposing the effect of tuned liquid damper applied for
single plane cable stayed bridge Bai Chay – Viet Nam.

1. Giíi thiÖu chung
Biến đổi khí hậu và sự tăng tần số xuất hiện của các hiện tượng gây ra do các thảm họa tự nhiên
(động đất và gió bão) trong vài năm qua với việc tạo ra các dao động mạnh gây khả năng sụp đổ của
các kết cấu khi thậm trí dẫn đến các thảm họa khốc liệt, mất mát kinh tế, và con người. Giảm chấn
là một trong các tham số quan trọng giới hạn ứng xử của các kết cấu khi có các tác động động. Một
công nghệ được áp dụng nhằm tăng tính giảm chấn cho một tòa nhà hay cho các công trình cầu lớn
như cầu dây văng và cầy dây võng được phát triển bằng cách gắn một hoặc nhiều thiết bị các thùng
chất lỏng vào kết cấu. Hệ thiết bị bao gồm các thùng chứa chất lỏng được gọi là hệ giảm chấn chất
lỏng (viết tắt là TLD).
Thiết bị TLD tuy chỉ mới được áp dụng cho công trình cầu tại Việt Nam vài năm gần đây song
nghiên cứu về thiết bị này đã được đề cập đến từ cách đây nhiều năm mà đặc biệt là các nghiên cứu
này tập trung ở Nhật và Mỹ là 2 cường quốc lớn trên thế giới. Hệ thiết bị điều khiển dùng chất lỏng
nói chung được sử dụng và áp dụng đầu tiên ở đỉnh các tòa tháp cao nhằm giảm mức độ dao động
của kết cấu khi chúng hoạt động, nghiên cứu của Tamura và các đồng nghiệp 1992, Wakahara và
các đồng nghiệp 1992 và Isyumov và các đồng nghiệp 1993… Đối với công trình cầu thì lần đầu
tiên tại Việt Nam hệ thống thiết bị này được đặt trên đỉnh tháp cầu dây văng một mặt phẳng dây Bãi

- Ma sát giữa chất lỏng và tường của thùng cứng.
- Tần số dao động của chất lỏng trong thùng cứng được điều khiển phù hợp với kết cấu nhưng
ngược pha.
Việc phân tích các đặc trưng của giảm chấn chất lỏng bao gồm
- mật độ, chiều sâu và khối lượng chất lỏng: ρ (kg/m3); h (cm); Mt (kg)
- và chiều rộng, chiều cao của thùng chứa: b (cm); a(cm)
Chất lỏng trong hệ TLD là nông để đạt được tính cản cao hơn và tần số tự nhiên thấp hơn phù hợp
với các kết cấu xây dựng công trình. Chất lỏng nông dẫn đến sự văng té của chất lỏng là có tính phi
tuyến rất mạnh đến nỗi mà lý thuyết tuyến tính là không thỏa mãn để giải quyết bài toán.
Bằng việc sử dụng chất lỏng bên trong một thùng mà có thể là hình chữ nhật hoặc hình tròn, chuyển
động của chất lỏng được thiết lập trên cơ sở thiết lập các chuyển vị của tháp là thấp hơn. Hướng của
chuyển vị của tháp sẽ theo hướng ngược lại chuyển động văng té của chất lỏng. Do vậy mà TLD có
thể làm giảm chuyển vị của tháp.
Bảng2.1 - thống kê các công trình đã được lắp đặt TLD trên thế giới và Việt Nam
Tên và kiểu kết
cấu
Vị trí
Loại và số lượng TLD
áp dụng
Năm
lắp
đặt
Các thông tin khác (tần số dao
động tự nhiên, khối lượng giảm
chấn có hiệu)
Tháp Nagasaki
Airport (42m)
Nagasaki, Nhật
Bản(NAT)
25 tuned liquid damper

(circular sloshing type)
1992 0.7 Hz; 0.6t
TYG Building

(159 m)
Atsugi, Nhật Bản
720 TLDs (double donut
type)
1992 0.53 Hz; 18.2 t
Narita Airport
Tower (87 m)
Narita, Nhật Bản
tuned liquid dampers
(circular sloshing type)
1993 1.3 Hz; 16.5 t + floating particles
Haneda Airport
Tower (178 m)
Tokyo, Nhật Bản
tuned liquid dampers
(circular sloshing type)
1993 0.77 Hz; 21t
2.2. Đặc điểm của thùng chứa chất lỏng
3
Hình dạng chủ yếu của thùng chứa chất lỏng trong hệ thống giảm chấn chất lỏng kiểu bị động TLD
hiện có thể ở 2 dạng là hình chữ nhật hoặc hình tròn hình 2.4.

Hình 2.4- Mô hình cấu tạo thùng chứa chất lỏng hình chữ nhật và hình tròn
Chiều dài thùng chứa hình chữ nhật được lựa chọn để sao cho tạo ra chuyển động của chất lỏng
trong thùng chứa là dạng chuyển động của sóng nước nông, cụ thể tỷ lệ h
0

Vật liệu của các thùng chứa chất lỏng thường được làm bằng loại vật liệu sợi tổng hợp cường độ
cao để đảm bảo đủ độ cứng không biến dạng dưới tác động của nhiệt độ, của ánh sang mặt trời với
cường độ mạnh tại vị trí đặt thiết bị, tránh tác động ăn mòn, gây rò gỉ dẫn tới ảnh hưởng đến chất
lỏng trong thùng chứa. Tổng khối lượng chất lỏng cộng với thùng chứa nằm trong tỷ số thiết kế tối
ưu 1-5 % khối lượng của kết cấu xét.
2.3. Đặc điểm của chất lỏng trong thùng chứa
Chất lỏng trong thùng chứa được đặc trưng bởi tính chất của chất lỏng và chiều sâu chất lỏng.
Với các phân tích được đề xuất, chất lỏng trong các thùng cứng được phân loại thành loại nông và
sâu. Cách phân loại đặc biệt này dựa trên tỷ số giữa chiều sâu nước với chiều dài sóng theo hướng
chuyển động trực tiếp. Cơ cấu giảm chấn trong chất lỏng được phát triển cơ sở bằng tác động của
tính nhớt tại lớp biên gần với mặt bên dưới và tường bên của thùng và chuyển động văng té của chất
lỏng tại bề mặt tự do của lớp nước. Như một giảm chấn thông thường, chiều sâu nước bị giới hạn
trong khả năng giảm chấn của nó bởi phần lớn chất lỏng không tham gia trong cơ cấu giảm chấn
nếu chiều sâu nước vượt quá một giá trị nào đó, tác động giảm chấn là có hiệu quả nhất là ứng với
chiều sâu chất lỏng nông nhất.
Tính chất của chất lỏng trong thùng chứa là không bay hơi dưới tác động của nhiệt. Do vậy chất
lỏng trong thùng thường là hợp chất có độ nhớt được pha thêm các hoạt chất gốc dầu. Chính lớp dầu
nổi trên bề mặt chất lỏng đã ngăn sự bay hơi của chất lỏng.
Chiều sâu của chất lỏng trong thùng được chọn đủ nhỏ để đặc trưng của sóng chỉ còn là sóng 2
chiều (không còn đặc trưng chuyển động hỗn loạn ba chiều). Tại mặt chất lỏng, sự tiêu tán năng
4
lượng trong không khí vượt trội hơn với sóng dài còn trong nước thì sự tiêu tán năng lượng lại vượt
trội hơn với sóng ngắn.
Để tạo ra được hiệu quả giảm dao động cho các tháp cầu người ta có thể bổ xung vào chất lỏng một
số các vật nổi, khi chất lỏng chuyển động các vật nổi va vào nhau và va vào tường bên của bình
chứa làm cho lực ma sát biên tường thùng tăng lên. Một phần năng lượng sẽ sinh ra làm tiêu tan
năng lượng do dao động của tháp sinh ra, phần còn lại có tác dụng tác động trở lại kết cấu và do vậy
mà hiệu quả giảm dao động cho tháp được thực hiện.
2.4. Mối tương quan giữa thùng chứa chất lỏng và chất lỏng trong thùng chứa
Tương tác giữa chuyển động của TLD và kết cấu đã được thực hiện qua nhiều thí nghiệm. Thí

năng lượng phân
tán bởi giảm chấn; E
r
năng lượng còn lại
truyền vào kết cấu; E
s
năng lượng dao động
của kết cấu.
Các giảm chấn hấp thu một phần năng lượng dao động của kết cấu, năng lượng được hấp thu bị
phân tán thông qua khả năng giảm chấn có kế thừa của các giảm chấn. Giảm chấn thay đổi các đặc
trưng động học của kết cấu bởi việc thay đổi pha của chuyển động kết cấu thông qua cơ chế hấp thu.
Năng lượng dao động của kết cấu bị phân tán thông qua khả năng phân tán năng lượng của giảm
chấn.
2.4.1. Mô hình NSD – kinh nghiệm – Mô hình TMD tương đương
Một mô hình điển hình đã được áp dụng để tính toán sự làm việc của hệ TLD là mô hình phi tuyến
trên cơ sở lý thuyết sóng nước nông (dưới tác động của kích thích theo phương ngang và kích thích
dạng chuyển động quay) - Mô hình NSD - kinh nghiệm – mô hình TMD tương đương cơ sở. Mô
5
hình kết cấu và TLD được thay bằng mô hình TMD tương đương (hệ thiết bị giảm chấn khối lượng
kiểu bị động).
Hình 2.13 – Mô hình TMD tương đương của
TLD (mô hình NSD)

Hình 2.14 – Hệ tương đương giữa mô hình gồm 1 bậc
tự do của kết cấu với TLD và mô hình hai bậc tự do với
độ cứng và tính cản phi tuyến (mô hình NSD)
Khi nước chuyển động văng té, khối lượng nước tác động trở lại đối với hoạt động của kết cấu theo

của TLD được định nghĩa bởi w
w
=2pf
w
; tỷ số tần số kích thích b; m
w
là khối lượng của nước trong
thùng; k
w
là độ cứng cơ sở tuyến tính của TLD được định nghĩa bởi
2
www
mk
w
=
; m
d
, k
d
và c
d
là hệ số
khối lượng, độ cứng và hệ số cản của mô hình NSD tương đương; tỷ số giảm chấn giới hạn được định
nghĩa là
wwcr
mc
w
2=
; và tỷ số giảm chấn của mô hình TMD tương đương, x được đinh nghĩa bởi:
cr

Tng tỏc ca mt TLD vi kt cu n bc t do cho thy cỏc ng x kt cu ng hc vi cỏc
ngoi lc da trờn cỏc lc cn v tớnh cn cú tớnh k tha theo cỏc c trng ca h gim chn cht
lng TLD. Lc thy ng hc hỡnh thnh do chuyn ng nc vng tộ tỏc ng nh mt lc khỏng
(hoc lc cn) vi ngoi lc. H i ng c xem xột nh mt h n bc t do vi ngoi lc l
tng ca cỏc lc gim chn, F
d
v ngoi lc F
e
. Phng trỡnh ca chuyn ng ca h i ng c
th hin l:
dessssss
FFxkxcxm +=++
&&&
(2.41)
Trong ú m
s
, c
s
v k
s
l khi lng, hng s gim chn v hng s cng v x
s
l chuyn v ca
kt cu. xỏc nh F
d
trong cụng thc, chuyn ng vng tộ ca nc c mụ phng khi s dng
mụ hỡnh ca phng phỏp la chn ngu nhiờn (RCM) ti mi bc thi gian. Cỏc lc gim chn,
cỏc lc thy ng do s vng tộ ca nc, c tớnh toỏn t chiu cao súng ti biờn cui ca cỏc
tng thựng TLD.
Hỡnh 2.14 ch ra h tng ng gia mụ hỡnh gm 1 bc t do ca kt cu v thựng cht lng TLD

ỳ
ỷ
ự
ờ
ở
ộ
+-
-
+
ỵ
ý
ỹ
ợ
ớ
ỡ
ỳ
ỷ
ự
ờ
ở
ộ
es
d
sdd
dd
s
d
sdd
dd
s

s do ngi thit k a ra. Hng s gim chn c
d
v cng k
d
c xỏc nh theo mụ hỡnh NSD.
3. Lí THUYT C BN TRONG TNH TON GIM CHN CHT LNG TLD
Gim chn cht lng TLD s dng chuyn ng vng tộ ca cht lng trong kt cu lm tiờu tan
cỏc dao ng ca kt cu di tỏc ng ca giú v ng t, hot ti tỏc ng.v.v
p lc cht lng trong thựng cha chng li ngoi lc tỏc dng lờn kt cu m c th l tỏc dng
ca giú gm hai phn l tỏc dng tnh v tỏc dng ng.
Vic tớnh toỏn tỏc ng ca cht lng trong thựng cha da trờn c s lý thuyt súng. Cỏc lý thuyt
súng tuyn tớnh i vi cỏc chuyn ng ca súng c th hin nhm mc ớch hiu rừ cỏc c
trng c s ca chuyn ng vng tộ ca cht lng bờn trong thựng cha, chng hn nh tn s t
nhiờn, ỏp lc phõn b v s phõn tỏn cú liờn quan, .v.v
Lý thuyt súng nc nụng tuyn tớnh Hỡnh
2.10 nh ngha cỏc tham s trong chuyn
ng súng
Chiờu sõu cht lng h, v z=0 t ti b mt ca
cht lng khi mt nc lng (khụng cú súng), h mụ
t mt chuyn ng t do ca cht lng. Súng l
mt hm ca v trớ x bin i theo thi gian t. L v
H th hin chiu di súng v chiu cao súng.

Biờn súng c gi nh l rt nh n ni m cỏc chuyn ng ca súng cú th coi l tuyn tớnh.
Chuyn ng ca cht lng c gi thit l nht, quay v khụng b nộn. p lc phõn b th hin:
ữ
ữ
ứ
ử
ỗ

xét đến, các công thức về sự bảo toàn nước nông về khối lượng và động lượng tương ứng là
(
)
x
t
uhh + (2.29) và 0=++
xxt
ghuuu (2.30)
Một sóng được mô tả bởi các công thức sóng nước nông với tốc độ truyền sóng độc lập với chiều
dài sóng của nó, nhưng phụ thuộc vào biên độ của nó: biên độ sóng cao hơn thì sự truyền sóng
nhanh hơn. Mặt khác lý thuyết sóng nước nông thể hiện lại một hệ sóng không phân tán và có tính
phi tuyến. Các mô hình tính toán dựa trên cơ sở sự không phân tán và các phương trình sóng nước
nông phi tuyến hoàn toàn dựa vào khả năng của mô hình sóng vỡ, bao gồm ảnh hưởng của năng
lượng phân tán, mặc dù các sóng vỡ là không đặc trưng cho dòng không liên tục. Trên thực tế, đây
chính là đặc trưng của lý thuyết sóng nông mà được thừa nhận để phân tích chuyển động văng té
trong hệ TLD khi tập trung vào sự ứng xử dưới tác động của biên độ kích thích lớn.
Một sự sắp xếp theo hệ thống số để giải các phương trình sóng nước nông khi sử dụng mô hình
RCM được đề xuất bởi Gardarson và YEh (1994). RCM là một sự sắp xếp theo hệ thống được bảo
quản tránh va đập. Shock được thể hiện bởi sự không liên tục của cao độ mặt nước và vận tốc giữa
hai điểm lưới liền kề nhau, sự sắp xếp theo hệ thống này gây ra sự tiêu tan hoặc phân tán và theo
các công thức toán học một cách chính xác của lý thuyết sóng nước nông. Tuy nhiên, có những giới
hạn trong mô phỏng chuyển động văng té của dòng thực. Ví dụ, trong môi trường chất lỏng thực,
phạm vi trước sóng vỡ dòng không là liên tục và áp lực không hoàn toàn là thủy tĩnh, đặc biệt gần
vị trí trước sóng vỡ.
4. PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU DƯỚI TÁC ĐỘNG CHUYỂN ĐỘNG VĂNG TÉ
CỦA CHẤT LỎNG BÊN TRONG THÙNG CHỨA TLD
4.1. Tần số tự nhiên tuyến tính của chất lỏng văng té trong một thùng hình chữ nhật

Xét thùng cứng hình chữ nhật (Hình 2.16 ở bên)
có chiều dài 2a và chiều sâu trung bình của chất

)cos()sin(
)cosh(
))((cosh
),,( tkx
kh
hzk
gH
tzx
w
w
+
=F (2.46)
8
Để thoả mãn điều kiện biên theo công thức (2.43), Đặt )(0)(cos axkx
±
=
=
(2.47)
Và , )2,1(
2
12
=
-
= n
a
n
k
p
(2.48)
k là số sóng, và có thể được thể hiện bởi chiều dài sóng L là

h
a
n
g
a
n
f
n
n
(2.50)
Trong đó, n biểu hiện các mode khác nhau của sự văng té chất lỏng. Tần số tự nhiên cơ sở (n=1):
)
2
tanh(
22
1
2 a
h
a
g
f
p
p
pp
w
== (2.51)
4.2. Các đặc tính của chuyển động văng té của chất lỏng trong thùng chứa hình chữ nhật
Ứng với tỷ lệ tần số kích thích nào đó các sóng là nhỏ và êm thuận, gần tần số tự nhiên cơ sở của
TLD, các sóng mạnh và sóng vỡ xuất hiện và sau đó chuyển động sóng đột ngột giảm tại b lớn nào
đó. Chiều cao sóng nước là không có ý nghĩa đối với lực cắt do chuyển động văng té của sóng nước,

e
.
Chiều cao sóng lớn nhất tăng khi tần số kích thích tăng cho tới gần tần số tự nhiên cơ bản của hệ
TLD. Chiều cao sóng đạt đến giá trị lớn nhất tại các tần số kích thích là cao hơn tần số tự nhiên cơ
sở,.v.v…, b > 1.0. Hiện tượng này được minh họa cho các đặc tính phi tuyến của chuyển động văng
té của nước. Như vậy, tính phi tuyến của chuyển động văng té của nước trở nên mạnh hơn cùng với
sự tăng biên độ kích thích. Tóm lại, khi biên độ kích thích cơ sở tăng thì:
- Tần số cộng hưởng tăng
- Giá trị lớn nhất của chiều cao sóng lớn nhất tăng vượt quá tất cả các tần số
- Độ lớn của lực cắt cơ sở và sự phân tán năng lượng tăng. Tuy nhiên, lực cắt cơ sở lớn nhất và
sự phân tán năng lượng không thứ nguyên tương ứng trong một vòng giảm.
Chuyển động văng té của nước trong thùng là có ý nghĩa bị ảnh hưởng bởi biên độ kích thích và
chiều dài thùng.
4.3. Tính toán lực cắt cơ sở trên cơ sở chiều cao sóng gần biên tường của thùng chứa hình chữ nhật
TLD sinh ra lực thủy động do chuyển động văng té của chất lỏng. Các lực thủy động của TLD được
tính toán trên cơ sở áp lực thủy tĩnh trên các tường bên thùng.
Với biên độ nhỏ kích thích, lực cắt cơ
sở thường đạt đến xấp xỉ lực thủy động bởi áp lực thủy tĩnh trong các biên cuối của thùng chứa. Với biên
độ kích thích lớn, xuất hiện các sóng bị vỡ trong các vùng tần số nào đó. Khi xét tới áp lực thủy tĩnh của
chất lỏng trong thùng thì có thể bỏ qua gia tốc theo phương đứng của phần tử nước - nghiên cứu của Jin
9
Kyu Yu, 1997.
Việc thừa nhận áp lực thủy tĩnh trong biên cuối thùng và bỏ qua gia tốc thẳng đứng
của phần tử nước, lực thủy động của TLD, thì lực thủy động tuyến tính
I
F
h
có thể được tính toán
như sau:
)(

h
được lấy sau F
w
lớn nhất và khoảng cách của các sóng tại biên cuối tường. Năng
lượng phân tán thể hiện sự phản hồi của các ảnh hưởng được tổ hợp của các độ lớn và các góc pha
của hai lực.
5. TÝnh to¸n c¸c tham sè cña TLD
Việc thiết kế hệ giảm chấn chất lỏng TLD thực chất là việc xác định các tham số của TLD trong
giải bài toán hệ 2 bậc tự do sao cho đạt được hiệu quả trong việc giảm dao động cho các kết cấu
tháp cao. Các tham số đặc trưng này bao gồm các tham số của kết cấu có ảnh hưởng tới việc chọn
và thiết kế TLD và các tham số cản của hệ giảm chấn. Việc chọn tất cả các tham số của giảm chấn
đều nhằm mục đích là tạo ra được tần số tự nhiên cơ sở của chuyển động văng té của chất lỏng gần
sát với tần số dao động tự nhiên của kết cấu nhưng ngược pha. Tần số dao động của kết cấu được
tính toán trên cơ sở dữ liệu đầu vào của hệ giảm chấn được gắn vào kết cấu.
5.1. Ph©n tÝch ¶nh h-ëng cña c¸c tham sè TLD tíi kÕt cÊu th¸p th«ng qua c¸c c«ng tr×nh thùc tÕ
Bằng việc phân tích một số công trình tháp đã được lắp đặt hệ giảm chấn chất lỏng TLD để có thấy
rõ được mối quan hệ giữa các tham số và hiệu quả của chúng trong việc giảm dao động của các tháp
dưới tác động do gió như sau.
Bảng 2.8 - Các đặc trưng động học của các tòa nhà khi không có TLD
f
s
(Hz)
z
S
(%)
Tòa nhà H
s
(m) M
s
(kg)

n
(số
lớp)
N
(số
bình)
h
w
(m)
f
D

(Hz)
m
w

(kg)
m
F

(kg)
M
D

(kg)
f m
(%)
m
1


suy luận cho các kết cấu khác trong giai đoạn khai thác dưới tác động của gió thường xuyên.
10
Hiu qu ca TLD ch yu tựy thuc vo c hai t s l t s khi lng ca nc vi tũa nh v t
s cn ca chuyn ng vng tộ ca cht lng. Khi TLD ch gm cú cht lng, tớnh cn ca chuyn
ng vng tộ l nh hn giỏ tr ti u xỏc nh theo lý thuyt. Tớnh cn ny tng theo biờn ca
dao ng v hiu rừ hn v cỏc giỏ tr ti u khi tc giú cao hn. Tớnh cn ca s vng tộ ca
cht lng cú th c iu chnh bng vic s dng thờm cỏc vt ni cho trờn mt cht lng. Hỡnh
dng cỏc bỡnh khụng nh hng n t s khi lng, do vy hỡnh dng bỡnh cú th c xỏc nh
theo cỏc iu kin thit lp TLD.
Túm li, TLD l li gii cú ý ngha trong vic gim dao ng cho kt cu di tỏc ng ca giú.
Chỳng cú th gim cỏc ng x gia tc di tỏc ng ca giú mnh ti 1/2 1/3 ng x ca kt cu
khi khụng cú gn TLD khi t s khi lng cht lng vi tng khi lng ca tũa nh khang
1/350-1/150. Giỏ thnh TLD thp, khụng cn duy tu bo dng, d iu chnh tn s, khụng gii
hn biờn dao ng, do vy kh nng ng sdng cú hiu qu cao i vi cỏc tũa nh hin cú.
5.2. Các tham số cơ bản khi xét tính tuyến tính v phi tuyến của hệ giảm chấn chất lỏng TLD
Cỏc tham s khi xột tớnh tuyn tớnh ca kt cu gm chiu cao kt cu tớnh t nh ca kt cu n mt
t t nhiờn H
s
, khi lng ca kt cu (tng khi lng M
s
hoc khi lng hỡnh thỏi ca kt cu nh
ó cp trong phn trờn), tn s t nhiờn c s ca kt cu f
s
theo cỏc hng. Cỏc tham s ca kt cu
v cỏc tham s cú liờn quan n vic chn la TLD cho phự hp vi cỏc kt cu: Kiu TLD (TLD cú
bỡnh cha hỡnh ch nht, hỡnh trũn hay dng ct cht lng), kớch thc ca bỡnh cha (chiu di, chiu
rng, chiu cao.v.v), chiu sõu cht lng trong bỡnh cha (h
w
), tn s t nhiờn ca gim chn (f
D

khú cú th xỏc nh theo phộp gii tớch tớch phõn, c bit, vi trng hp súng v. Tuy nhiờn, t s
gim chn ca TLD cú thựng cha hỡnh ch nht di tỏc ng ca biờn kớch thớch nh c th
hin trong lun ỏn ca Sun (1992) l:
( )
w
w
wh
SBhwv
0
0
22
)/21(
+
++
=
h
x
(2.66)
L hm ca h
0
. Do vy cú th tha nhn rng h s cng v gim chn l cỏc hm ca 3 tham s:
A, L v h
0
. xỏc nh tớnh phõn b ca mi tham s vi tớnh phi tuyn ca TLD, hai h s th hin
s chng li cỏc t hp khỏc nhau ca 3 tham s ny.
Lc ct c s do s vng tộ ca cht lng cú th c xỏc nh nh
Bi cht lng l nụng, ỏp lc p cú th c th hin di dng ca cụng thc (2.17) l:
ữ
ữ
ứ

l lc ngang do cht lng gõy ra (tng ỏp lc) tỏc ng lờn cỏc tng fbờn phi v bờn trỏi
ca thựng (hỡnh. 2.4). Cú cỏc hm ca cao mt t do ca cht lng ti biờn cỏc tng. 11
Hènh 2.18 Trc dc vn tc cht lng thay i
theo phng x v lp biờn bờn ngoi
Hỡnh 2.19 Lc ct c s do chuyn ng cht
lng
5.3. Tính toán các tham số cơ bản của hệ giảm chấn chất lỏng TLD áp dụng cho công trinh cầu Bãi
Cháy Quảng Ninh Việt Nam
Cu Bói Chỏy Qung Ninh Vit Nam - kt cu cu dõy vng mt mt phng dõy c xõy dng
nm 2006 vi s cu chớnh l 215,5 + 435 + 215,5, t l L
b
/L
c
= 0,496, tr thỏp cao 90m tớnh t
nh mt cu v trng lng thỏp l 3034.76T. Thỏp c t ti khu vc sỏt vnh H Long Vit
Nam, tc giú thit k cho thỏp cu l 50m/s. Dng kt cu thanh mnh, mt mt phng dõy t
gia mt ct ngang dm hp tuy khụng lm cn tr s thụng thoỏng khi xe chy trờn cu nhng bin
dng kt cu theo phng ngang cu (
phng giú thit k vuụng gúc vi nhp cu) l ln
di tỏc
dng c bit ca giú.
Hỡnh 2.22 - Mt ct ngang tr thỏp v trớ nh mt cu v nh tr thỏp
Theo tớnh toỏn mụ hỡnh kt cu bng phn mm Midas civil 6.3.0,
giỏ tr bin dng ti nh thỏp theo

e
x

f
Dx
e
y

f
Dy

Fw
dọc
Fw
ngang
g = f
D
/f
s

(f
s
=0.2
2)
g =
f
D
/f
s


1 950 400 40 0.0421 0.0104 0.1000
0.024
4
0.10
3 0.244 0.076 0.111 3 9
Sóng
nông
0.0
21 OK

45 0.0474 0.0110 0.1125
0.025
7
0.10
9
0.259 0.080 0.117 3 9
Sóng
nông
0.0
21
OK

50 0.0526 0.0116 0.1250
0.027
0
0.11
5
0.273 0.084 0.123 3 8
Sóng
nông


3
110
0
400 45 0.0409 0.0095 0.1125
0.025
7
0.09
4
0.259 0.080 0.117 3 9
Sóng
nông
0.0
24
OK

50 0.0455 0.0100 0.1250
0.027
0
0.09
9
0.273 0.084 0.123 3 8
Sóng
nông
0.0
24
OK

4
110

y
Tỷ số chiều sâu chất lỏng
theo phương ngang; e
x
:Tỷ số chiều sâu chất lỏng theo phương dọc; g: Tỷ số giảm chấn; f
Dx
:
Tần số tự nhiên chất lỏng dọc cầu; f
Dy
: Tần số tự nhiên chất lỏng ngang cầu; m: tỷ số
khối lượng; F
W
: áp lực chất lỏng lên biên thùng. Hiệu quả của TLD được đánh giá so
sánh thông quá tính toán dao động của kết cấu trước và sau khi lắp đặt.
13

Trong hình Đường màu đỏ là giá trị
trung bình trước khi lắp đặt TLD và
đường màu xanh là sau khi lắp đặt
TLD.
Biên độ tần số dao động của kết cấu
khi có TLD giảm 1/2, do vậy mà
chuyển vị đỉnh trụ tháp theo 2
phương dọc và ngang cầu dưới tác
dụng của gió giảm từ 1/2 – 1/3 lần.
6. KẾT LUẬN
1. Hệ giảm chấn chất lỏng TLD – thiết bị giảm chấn kiểu bị động có khả năng áp dụng cho các kêt
cấu tháp, nhà cao tầng nhằm giảm dao động cho các kết cấu này một cách có hiệu quả, đặc biệt đối
với các kết cấu hiện có đã xây dựng trước đây nhưng đến nay do sự thay đổi của khí hậu, tốc độ gió
tăng lên làm cho kết cấu không còn đủ khả năng chịu các tác động động như gió.

Wakahara, T. Ohyama and K. Fujii
[8]. Wind-induced response of TLD-structure coulped system considering nonlinearity of liquid
motion, Shimizu Tech. Res. Bull, No12 (March 1993), By Toshihiro Wakahara.
[9]. A Non-linear numerical model of the tuned liquid damper, JIN-KYU YU, Toshihiro Wakahara
and Dorothy A. Reed,
1
Skilling, Ward, Magnusson, Barkshire, Inc., Seattle, WA 98195, U.S.A.
14
2
Institute of Technology, Shimizu Corporation, Tokyo, Japan,
3
Department of Civil Engineering,
University of Washington, Seattle, WA 98195, U.S.A.
[10]. Suppresion of Wind-Induced Vibration of a Tall Building using Tuned Liquid Damper, T.
Wakahara
a
, T. Ohyama
b
and K. Fujii
c
,
a
Research Engineering, Institute of Technology Shimizu
Corporation, 3-4-17, Etchujima, Koto-ku, Tokyo 135, Japan.,
b
Research Engineering, Institute of
Technology Shimizu Corporation, 3-4-17, Etchujima, Koto-ku, Tokyo 135, Japan.,
c
President, Wind
Engineering Institute Corporation, 8-20-4, Nishishinjuku-ku, Tokyo 160, Japan.