VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN CƠ HỌC
TRƯƠNG QUỐC BÌNH

XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC THÔNG SỐ
ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỆ RUNG LÀM TĂNG ĐỘ BỀN
ĐỘ CHỐNG THẨM CỦA MÁNG XI MĂNG LƯỚI THÉP LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC


LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC

Người hướng dẫn: PGS.TS. Trần Văn Tuấn

HÀ NỘI 2014 
1

LI CAM 

u ca riêng tôi.
Các kt qu, s liu nêu trong lun án là trung thc ai công
b trong bt k công trình nào.
u kin thun li v  mt bng, trang thit b  thc hin ni dung
ch ta lun án.
Tác gi xin chân thành c và nhân viên Phòng thí nghim Vt
liu Xây dng và Sc bn vt li  i hc Thy l    thí
nghim kt cu và vt liu trong quá trình thc hin các thí nghim phc v lun
án
3

MC LC
Trang
DANH MC CÁC KÝ HIU 5
DANH MC CÁC HÌNH V 8
DANH MC CÁC BNG BIU 11
M U 13
TNG QUAN CU I THÉP V MNG
VÀ CÔNG NGH RUNG CH TO CU MÁNG XMLT 20
1.1. Kt cu XMLT v mng 20
 21
1.3. Cu máng XMLT 23
1.3.1 Khái quát chung 23
1.3.2 Dng mt ct thân máng 24
1.3.3 Phân tích v  cu máng XMLT 28
1.3.4 Phân tích v  chng thm ca cu máng XMLT 30
1.4. Mt s công ngh ch to kênh, cu máng XMLT 32

2.3. Ch mt s thông s ca máy rung 55
nh các thông s n cu gây rung, h thng lò xo. 57
nh các thông s , vn tc, gia t 60
nh các thông s , vn tc, gia tng OY 64
2.4. Kho sát các mi quan h c, tn s, thu
máng XMLT  b chng thm ca kt cu. 68
2.4.1. Kh 69
2.4.2. Vn tc 75
2.4.3. Gia tc 79
2 quy trình tính toán có tr giúp ca máy tinh 82
2.4.5.Mô hình 3D c to cu máng XMLT. 84
2.4.6. Công su 85
 CH TT QU THÍ
NGHIM 88
3.1. Thit k ch to m 89
3.1.1. Phân tích v ng dng ca mô hình và máy thc 89
3.1.2. Ch t 93
nh và la chn các thông s n ca máy rung 97
3.1.4. Thí nghim kim chng các thông s n ca máy rung mô hình 117
3.2. Ch to các mu bê tông tiêu chun bng các máy rung mt  và hai
 122
3.2.1. Gii thiu thit b thí nghim 122
u trên các máy rung m 122
3.3. Kt qu nén các m thm 123
KT LUN VÀ KIN NGH 128
KIN NGH 129
I CA LUN ÁN 130
DANH MC CÔNG TRÌNH 131
 CA TÁC GI 131
TÀI LIU THAM KHO 132

, B
y

 cng un
N.m
2
B

B r
m

tt
y
tt
x
CC ,

T cng tính toán ca máy 
N/m


 


T cng thc ca máy 
N/m



, 




 cng tính toán ca 1 lò xo ngang tác d
N/m




 cng ca 1 lò xo th
Oy
N/m




 cng ca 1 lò xo th
Ox
N/m

)(xlx
ytt
C

Tng  cng tính toán c
d
N/m

)(ylx
xtt

e
kn
H s kinh nghim

E
i
N/m
2
F
a
 lc kích rung
N
F
bt

Trng bn thân ca khng
N
F
xit(x)

Lc xi
N
F
xit(y)

Lc xi
N
F
x
, F

Chiu cao t mng trc thanh ging ngang
m
H
Chiu sâu cc tính toán
m

 t an toàn  c trào khi có sóng gió
m
I
Mômen quán tính
m
4
k
H s k n ng cng

L
ox
, L
oy
Chiu dài t nhiên c
m
L
x
, L
y
Chiu dài làm vic c
m
L
Chiu dài ca mt nhp máng
m

n

T quay c
vòng/phú
t
n
x
, n
y
S vòng làm vic c
vòng
P
th
Áp lc thm
at
P
Áp lc thng
kN/m
2

p
n

Áp lc
Mpa
Q
Lc ct
N
q
Trng bn thân ca máng

s
t
tm
B dày thành máng
m
V
ax
, V
ay
 vn t
mm/s
7

X
a
, Y
a
 
mm



, 



 
mm




ox

oy

Tn s 
rad/s

x

y

Góc lch pha gia lc kích rung và dch chuy
Ox và Oy
rad

 nhng lc ca cht lng
Ns/m
2

Trng riêng cc
kN/m
3

Lc ct không cân bng
kN



Chuyn v ngang t

Hình 1.8 Mô phng tính toán bng phn mm Sap 2000 29
Hình 1.9 Bi ng sut 29
Hình 1.10 Quan h  bê tông chu u chu nén 36
Hình 1.11 Quan h gi ng và gia tc máy rung vi
các t l N/X khác nhau ca hn hp 43
Hình 1.12 Quan h h s thm và th tích l rng macro 44
 45
 51
Hình 2.3 Máng mt ct ch nht 55
 th hàm s X
a

a
 70
 th hàm s X
a
(h
x
), Y
a
(h
y
) 71
 th hàm s X
a
(k), Y
a
(k) 73
 th hàm s X
a

a
 80
 th hàm s 
a
(h
x

a
(h
y
) 81
 th hàm s 
a
(k
a
(k) 82
9

 quy trình tính toán có tr giúp ca máy tinh 84
Hình 2.16 Mô hình 3D cu máng XMLT 84
Hình 3.1. Mô hình tng quát ca quá trình hoc h thng 88
Hình 3.2 t úp 94
Hình 3.3 Kt c 95
Hình 3.4 Cm lò xo ngang 96
n dng lò xo 96
Hình 3.6 Cng 96
Hình 3.7 S ph thuc gi, tn s v 97
 98
Hình 3.9 Mô hình 3D 100
 tính 100

r = 0,036 kg.m 113
 th X
a

a
 vi m
o
r = 0,046 kg.m 114
 th V
ax

ay
 vi m
o
r = 0,029 kg.m 115
 th V
ax

ay
 vi m
o
r = 0,036 kg.m 115
 th V
ax

ay
 vi m
o
r = 0,046 kg.m 115
 th Ẍ

a
- i m
o
r = 0,036 (kg.m); M = 200 (kg) 120
 th X
a
 i m
o
r = 0,046 (kg.m); M = 200 (kg) 120
 th Y
a
 i m
o
r = 0,029 (kg.m); M = 200 (kg) 120
 th Y
a
- i m
o
r = 0,036 (kg.m); M = 200 (kg) 121
 th Y
a
- i m
o
r = 0,046 (kg.m); M = 200 (kg) 121
 123
Hình 3.34 Quan h gi và thi gian rung R
n
 t 124
Hình 3.35 Quan h gi nén - thi gian -  124
Hình 3.36 Quan h gia áp lc thm - thi gian rung -  125

y
) 70
Bng 2.7. Kt qu kho sát hàm s X
a
(h
x
), Y
a
(h
y
) 71
Bng 2.8. Các hng s trong hàm X
a
(k), Y
a
(k) 72
Bng 2.9. Kt qu kho sát hàm s X
a
(k), Y
a
(k) 73
Bng 2.10. Các hng s trong hàm X
a
(M), Y
a
(M) 73
Bng 2.11. Kt qu kho sát hàm s X
a
(M), Y
a

Bng 2.17. Kt qu kho sát hàm s 
a
(h
x

a
(h
y
) 80
Bng 2.18. Kt qu kho sát hàm s 
a
(k
a
(k) 81
Bng 3.1 Kt qu tính toán các thông s cn thit ca máy rung mô hình 104
Bng 3.2 Các hng s trong hàm X
a

a
 107
Bng 3.3 Kt qu kho sát hàm s X
a

a
 109
Bng 3.4 Kt qu kho sát hàm s V
ax

ay
 110

Trong nhi thép ( XMLT )
ch to bng công ngh rung ngày càng c áp dng rng rãi trong ngành Thu
li - Nông nghip và Phát trin nông thôn, kt ct  rt nhiu tnh
thành trong c nh, Qung Nam, Phú Yên, TP H Chí
u t ng cho vic kiên c
và hii hóa h thc trong nông nghip nhy m
na phát trin nông nghip - c, mt trong nhng mc tiêu quan trng
nh phát trin Vin mi.
V mt khoa hc công ngh, các loi kênh, cu máng XMLT sn xut bng
c s tin b rt ln so v
 mt ca cu kin nhn phng làm gim thiu
ma sát ca dòng chy, rt có li v mt thy l hiu sut cp
c ca kt cc ch to chính xác do s dng các
c thit k n li, lp ghép
nhanh chóng, ngoài ra chúng có th c ch to theo dây chuyn công ngh
g sum bo chi hiu qu
kinh t cao.
  chng chng thm ca kt cu XMLT nói chung và cu
           u vì nh
ng trc ti bn và tui th ca công trình. Vt liu XMLT là mt
dng bê tông ht mn cu thành t nhiu thành phi thép, ht cát có
cp phi khác nhau, t l c trong hn hp, chng lo   c s
dung vi mt cp phi vt liu nhnh, t l c-hù hp thì
mt công ngh m cht thích h to ra s c ch
c  vô cùng quan tri v b chng thm ca
XMLT.
14

i vi loi bê tông ht mc ht ct liu rt nh,
ng kính ht ln nht ch kho b mt din

cht sn phm) bê tông ct liu nh,  xut s dng công ngh mi: máy
ng li dng hiu ng tuyn tính hóa ma sát ch
to kt cu XMLT.
2. Nghiên c        ng; kho sát nh
ng ca các thông s ng hng lc hc có ng t bn
và  chng thm c xut quy trình thit k máy rung hai
 thí nghim.
3. Xây dng mô hình thí nghim: Thit k ch to và ti
các thông s chính ca máy thí nghim và mô hình tính toán lý thuy
 b chng thm ca mu khuôn các cp phi bê tông
ct liu nh trên máy rung mt  mu cu máng
 xut quy trình ng dng kt qu nghiên cu thc nghim
cho viu máng XMLT
4. Kt lun và kin ngh.
ng và phm vi nghiên cu
ng nghiên cu ca lun án là các ch  làm vic ca máy rung mt
n chng ca sn phm là vt liu xi
i thép v mt s ng nht ca vt li b
chng thm ca vt liu, nó b ng bi s m cht hn hp.
 nghiên cu ch  làm vic ca h cng
ca h rung, các nguyên lý toán hc ca h v mt lý thuy
th ca máy ng n chm
cht bê tông ht mn dùng cho kt cu cu máng XMLT. Các thông s ch yu
g ng, vn tc kho sát k  c
các ng có li cho vim cht bê tông, các thông s 
c kim chng thông qua thc nghim.
u
Trong lu i tích v    
c s dng, trong m 
bit s ng vào bê tng theo h, các

17

quy mô ln là rt quan trng và cp thi thc hin mc tiêu to ln nói trên
cc và nhân dân.
Cu trúc ca lun án
Lun án gm phn m t lun, và mt
s mnh, c th 
Phn m u: Gii thiu v công trình nghiên cu, lý do la ch 
tài, mng, phm vi nghiên cc và thc tin ca
 tài.
  ng quan v c   i thép v mng và công
ngh rung ch to cu máng XMLT.
c lch s phát trin ca vt liu XMLT, ng dng ca XMLT trong mt s
ngành : xây dng, giao thông, thy li, ng dng làm kênh, cu máng cho cp
c nông nghip. Phân tích v  ca kt cu theo h phng và h
không gian,  chng thm ca kt cu XMLT, các
công ngh ch to kênh, cu máng XMLT hin nay.
Quá trình phát trin cng và phân tích ng ci vi
m lèn cht hn ha h kích rung
mt ng khi lch tâm, t n pháp
ca h rung nh m lèn ch  b
chng thm ca bê tông và c xut công ngh rung m
li hiu qu m cht t a vào mt s
công trình ca tác gi  :
- nh các thông s n c
trong công ngh ch to kt cu v m- Tuyn tp công
trình khoa hc hi ngh c toàn quc 8-9/12/2012, NXB Bách khoa Hà ni
2013., Tp 4 - c máy.
 u ch to kt cu v mng bng vm cht có ci, si
 s dng làm h thng máng dn các cht ph thi, b cha cht thi, b

truyn thng. Nn c  trong công trình:
19

 t qu thc nghim nghiên cu ng ca bàn rung cng 2
n hp bê tông ct liu nht Nam s 9-
2013
Kt lun chung
Ch to cu máng bm so vi
mt s    chng
thm ca c  rung, tn s
rung, vn tc và kh ng rung  ng ch y     
chng thm ca cu máng XMi ch to có các thông
s rung phù hp vi lý thuyt, i hiu qu m cht t
 v   chng thm thông qua các kt qu thí nghim
các mu th do c 2 máy ch tu kin.
Lu c thc hin ti Vi c- Vin Hàn Lâm Khoa Hc Vit
Nam.


Thuyn XMLT 
. L.
Nhiu nhà ch to tàu thuyn na cui th k  thut này
c to loi thuyn bum ni ting
  n phát trin ca vt liu này,
 to nhng thuyn ln trng ti 50~60 tn bng vt liu
 chuyên ch tro và vt liu ph thi trên sông ngòi.
21

u nht ki k i Ý là Pier Luigi
ng ca Lambot thy rng nhng li thép cho
va s to ra mt loi vt lit loi vt ling
chc cao chng lc s t lc
u cho vt liu XMLT qua mt lot các th nghim
t k, xây dng mt vài dng mái che cn nay vn mang tính thm
t lic hi quân Hoàng gia Ý chp thu ch
to 1 s tàu thu trong chin tranh th gii ln th 2.
c chin tranh th gii th 2, Trung Qu to thuyn XMLT. 
ng Hi t  to nhiu thuy   c khong
12~15m, trng ti t 6~10 t vn chuyy bng si.

- Trong giao thông : Kt cc s dng làm tàu thuyn khá rng rãi.
t thuyn XMLT dài 16m tên là Awahriee do mi M làm
chc ch to t gii mà không gp phi
s c nào dù va chm rt nhiu vi các vng trôi, gp gió mnh,
sóng l y, mt s thuyc ch t
m  c công ty Xây dng XMLT bin  Hng
Kông ch t  c 250 tn, là mt trong nhng chic
thuyMLT ln nht lúc by gi.
Ngày nay thuy       c ch to nhiu  M,

ng ven bing b c m
Trong h thc cho nông nghip, kênh, cu máng bng xi
t có kt cu nh, kh ng thm cao, gim
c b mt mát t 50~70% so vi t, nht là   thm
lc vn tc dòng ch vn chuyc
ng l thng này ngày càng phát trin.
23 
Cc ni tip vi h th
chuyc qua khu vc tht nhng khong cách ln qua kênh,
rc s dng ngày càng rng rãi thay th cho cu máng bê tông ct thép
cho thy rõ nhng kh t ct cu nh  bn cao,
p, tit kim vt lii các loi c
hoc bê tông cng thi li có th ch to hàng lot bng công ngh
i h thi thép chúng
o ra mc mi trong vic công nghii hóa h
thng cung ci trong ngành nông nghip, là c s h tng cn thi
tin hành t i tiêu nông nghip.

1.3.1 Khái quát chung
Cu máng là mt công trình dn c dùng khi các tuyn kênh gp
các tr ngi cn pht
c thay th mt thc nhiu máng
ng làm bng bêtông ct thép (BTCT) hoi thép (XMLT).
Cu máng gm các b ph  n c n ca ra, thân
máng, kt cu tr  hình 1.3. Vic b trí và thit k n ca vào, ca ra, tính
toán thu lc trong máng, tính toán dòng chy ti ca vào ca ra, các bin pháp