BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

BÙI THANH DANH

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC CHO TÍNH TOÁN
KẾT CẤU THÉP CỔNG TRỤC CHUYÊN DÙNG DO
VIỆT NAM CHẾ TẠO PHỤC VỤ LAO LẮP DẦM
BÊ TÔNG TRÊN XÀ MŨ CẦU

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị xây dựng, nâng chuyển
Mã số: 62.52.01.16.01

TÓM TẮT
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2017


Luận án hoàn thành tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

Người hướng dẫn khoa học: PGS-TS. Nguyễn Văn Vịnh

Phản biện 1: GS.TSKH. Phạm Văn Lang

Phản biện 2: GS.TS.Trần Văn Tuấn

Phản biện 3: PGS.TS.Trần Quang Hùng

Luận án đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường tại
……….. Trường Đại học Giao thông Vận tải (Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội)

3. Đối tượng à phạm i nghiên cứu
a) Đối tượng nghiên cứu
- Cổng trục dạng dàn lắp đặt trên xà mũ trụ cầu do Việt nam chế tạo phục
vụ lao lắp dầm Super-T trong công nghệ thi công cầu.
b) Phạm vi nghiên cứu
- Luận án chỉ tập trung nghiên cứu cổng trục dạng dàn lắp đặt trên xà mũ
trụ cầu do Việt nam chế tạo phục vụ lao lắp dầm Super-T trong công nghệ thi
công cầu có các thông số kỹ thuật thể hiện trong bảng 1.1. Các dầm cầu
bêtông cốt thép được lắp đặt là loại dầm Super - T dài 38 mét. Xà mũ trụ cầu
và dầm Super-T được coi là cứng tuyệt đối. Chỉ xem xét và giải quyết các bài
toán về động lực học, ứng suất động trong mặt phẳng (không xét trong mô hình
không gian).


2

4. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về các vấn đề liên quan đến luận án.
- Nghiên cứu động lực học của cổng trục dạng dàn lắp đặt trên xà mũ trụ
cầu phục vụ lao lắp dầm Super-T trong công nghệ thi công cầu ở Việt nam.
- Nghiên cứu khảo sát các thông số động lực học của cổng trục dạng dàn
lắp đặt trên xà mũ trụ cầu phục vụ lao lắp dầm Super-T trong công nghệ thi
công cầu ở Việt nam.
- Nghiên cứu phương pháp xác định ứng suất động trong các thanh của kết
cấu dàn chính cổng trục dạng dàn lắp đặt trên xà mũ trụ cầu phục vụ lao lắp
dầm Super-T trong công nghệ thi công cầu ở Việt nam.
- Nghiên cứu thực nghiệm xác định các thông số động lực học của cổng trục và
ứng suất động xuất hiện trong các thanh của kết cấu dàn chính cổng trục.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
a/ Ý nghĩa khoa học

lao lắp dầm cầu Super-T.
- Kết quả nghiên cứu của luận án sẽ là tài liệu tham khảo có ích cho các đơn
vị thiết kế, chế tạo và khai thác sử dụng có hiệu quả thiết bị cổng trục lao dầm
dạng dàn đặt trên xà mũ trụ cầu.
- Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở tham khảo để bộ GTVT đề ra tiêu chuẩn
ngành cho việc kiểm định, sử dụng các thiết bị cổng trục (thiết bị có yêu cầu
nghiêm ngặt về an toàn) phục vụ lao lắp dầm cầu bêtông theo qui định trong
nghị định 44/2016/NĐ-CP ngày 15/05/2016 của Chính phủ Việt Nam.
6. Điểm mới của Luận án
- Luận án đã xây dựng được mô hình động lực học cho loại cổng trục dạng
dàn lắp đặt trên xà mũ trụ cầu phục vụ lao lắp dầm Super-T và đã ứng dụng
thành công phần mềm Matlab- Simulink để giải các phương trình chuyển động
phi tuyến nhiều bậc tự do.
- Luận án đã xác định được các đặc trưng dao động, lực căng cáp động, hệ
số động ứng với các trường hợp làm việc bất lợi của loại cổng trục nghiên cứu.
- Trên cơ sở những kết quả thu được từ việc giải bài toán ĐLH, luận án đã
xây dựng được phương pháp xác định ứng suất động ( Ứng suất biến thiên theo
thời gian) trong các thanh của kết cấu dàn chính đối với loại cổng trục nghiên
cứu.
- Từ những kết quả thu được từ việc giải bài toán ĐLH, luận án đã tiến
hành khảo sát các thông số động lực học của loại cổng trục nghiên cứu từ đó đã
xác định được yếu tố gây bất lợi, đồng thời đã đưa ra được bộ dữ liệu các
thông số có ảnh hưởng đến quá trình làm việc bất lợi của cổng trục.


4

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Hiện nay, trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng đã và đang sử

( D4)

05

06
07

08

9

10

Hình 1. 7. Cấu tạo tổng thể cổng trục đặt trên xà mũ trụ cầu.
1. Dàn chính; 2. Cụm puly móc câu; 3. Cụm tời nâng-hạ hàng; 4.Dầm
Super-T; 5. Lan Can; 6. Cụm chân; 7. Cụm di chuyển; 8.Dầm đỡ ray
trên xà mũ; 9.Cầu thang; 10. Trụ cầu
Nguyên lý làm việc: Cổng trục di chuyển ra ngoài công xon của dầm đỡ ray
(08) lắp trên xà mũ trụ cầu sau đó hạ hai cụm móc câu của tời nâng hàng (03)


5

để nâng phiến dầm cầu (04) từ xe ôtô chở dầm dưới mặt đất đưa lên cao sau đó
di chuyển vào phía trong và lần lượt đặt các phiến dầm vào các vị trí gối cầu
trên mỗi trụ cầu. Sau khi lao hết toàn bộ các phiến dầm của một nhịp, dùng cần
cẩu để nhấc toàn bộ hệ cổng trục xuống dưới đất và sau đó di chuyển toàn bộ
thiết bị sang một nhịp khác để tiếp tục lao lắp các phiến dầm của nhịp đó.
Thanh giằng đứng
Thanh giằng xiên

công cầu. Đặc biệt tác giả chưa thấy các hãng này công bố về các lý thuyết tính
toán, bản vẽ thiết kế cũng như các mẫu sản phẩm là loại cổng trục lắp đặt trên
xà mũ trụ cầu phục vụ lao lắp dầm Super-T.


6

1.2.2. Tình hình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị cổng trục ở Việt Nam
Hiện nay đã có một số đề tài của các tác giả [14], [23],.. nghiên cứu liên
quan đến tính toán, thiết kế cổng trục được công bố. Tuy nhiên, các tính toán
kết cấu của tác giả chủ yếu tính toán theo điều kiện bền tới hạn mà chưa đề cập
đến vấn đề nghiên cứu các yếu tố động (dao động, lực động, ứng suất động,...)
ảnh hưởng tới quá trình làm việc, cũng như độ bền của kết cấu. Ở Việt nam
hiện nay có nhiều công ty chuyên chế tạo thiết bị nâng như: Xí nghiệp cơ khí
Quang Trung; Công ty cổ phần cơ khí Hồng Nam; công ty AVC; Công ty
VINALIFT; Công ty NMC; Công ty Thành Thái; Công ty CP SX- TM Đại
Dương;... Tuy nhiên việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các thiết bị cổng trục
chuyên dùng phục vụ thi công cầu- đường lại ít được quan tâm, đặc biệt là loại
cổng trục lắp đặt trên xà mũ phục vụ lao lắp dầm cầu thì ít thấy công bố.
Qua những phân tích trên, tác giả nhận thấy ở Việt nam các nghiên cứu chủ
yếu tập trung vào các cổng trục có công dụng chung mà chưa có nghiên cứu
nào liên quan đến cổng trục dạng dàn lắp đặt trên xà mũ trụ cầu phụ vụ lao lắp
dầm cầu Super-T.
1.2.3. Các nghiên cứu về động lực học, ứng suất động của cổng trục
Có rất nhiều công trình của các nhà khoa học Nga, Hungari, Czech,
Bungari,Trung Quốc, Việt nam và các nước khác nghiên cứu về động lực học
và ứng suất động của cổng trục đã được trình bày trong các tài liệu [34], [50],
[51], [52],[53],[58],[62],[63],[64]... Từ các công trình nghiên cứu này NCS đã
nhận thấy: Hiện vẫn chưa thấy có công trình nào nghiên cứu về động lực học,
cũng như mối liên hệ giữa tải trọng động tới việc xác định ứng suất động trong

nay, vẫn chưa có tài liệu nào công bố các thông số kỹ thuật hợp lý nhằm khai
thác hiệu quả và an toàn thiết bị cổng trục này. Do vậy, luận án đã đặt ra mục
tiêu nghiên cứu khảo sát một số các thông số động lực học ảnh hưởng tới quá
trình làm việc của cổng trục, từ đó có thể đưa ra được bộ số liệu các thông số
hợp lý cho quá trình khai thác, sử dụng của loại cổng trục nghiên cứu.
CHƯƠNG II
NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CỔNG TRỤC DẠNG DÀN LẮP
ĐẶT TRÊN XÀ MŨ TRỤ CẦU PHỤC VỤ LAO LẮP DẦM CẦU
SUPER-T TRONG CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU TẠI VIỆT NAM
Tại mục 1.1của chương I, tác giả đã giới thiệu về cấu tạo, nguyên lý làm
việc của loại cổng trục chuyên dùng lao lắp dầm cầu Super-T trong công nghệ
thi công Cầu. Các trường hợp làm việc điển hình của cổng trục là: Nâng, hạ
hàng (Dầm cầu Super-T) và di chuyển cùng với hàng. Trong từng trường hợp,
khi đóng mở các cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển hoặc kết hợp phanh hãm sẽ
xuất hiện tải trọng động trong các cơ cấu, trong cáp hàng và kết cấu thép của
cổng trục. Chính vì vậy, tác giả đã tiến hành nghiên cứu ĐLH cho các trường
hợp sau đây: Khi nâng, hạ dầm; Nâng dầm từ vị trí cáp chùng; Nâng dầm từ vị trí
cáp căng; Nâng, hạ dầm kết hợp phanh hãm; Di chuyển cùng với dầm. Sau khi


8

xây dựng mô hình ĐLH, thiết lập các phương trình chuyển động, sử dụng phần
mềm Mathlap- Simulink tác giả đã xây dựng được chương trình mô phỏng để
giải hệ các phương trình chuyển động dạng phi tuyến. Từ đó đã xác định được
các giá trị và biểu đồ của các thông số động lực học cũng như lực căng cáp động
ứng với 06 trường hợp làm việc điển hình trên. Sau đây tác giả xin trình bày tóm
tắt, một số kết quả nghiên cứu ĐLH ứng với 02 trường hợp cụ thể: Hạ hàng kết
hợp phanh hãm và Di chuyển mang hàng.
2. 1. Nghiên cứu động lực học cổng trục khi hạ hàng (Dầm Super-T)- kết


m3





s1

K1

s 2/2

q3

i2

1

B

m2

M(q1)

q2

0
2


Phương trình Lagrăng II có dạng:

(i  1  n)

Tiến hành các bước tính toán và biến đổi cần thiết chúng ta có được hệ
phương trình chuyển động viết dưới dạng thu gọn như sau:















m 2 gR

2
2
2
2
1q11  i 2 K1 R q11  Rq 2  Rq 3  i 2S1 R q11  Rq 2  Rq 3  M f  2

(2.51)


Mô hình động lực học được thể hiện trên hình 2.30
X0

Y

q7
Pg1

m3

m3
q8

S4
yo = y2
l

m2

X2

m2

q9
Pg2
y3

M . q 5
(q5 ) 5


Mf

S6

Hình 2. 30. Mô hình ĐLH của cổng trục khi di chuyển có kể đến độ cứng
của cáp hàng


10

Trong đó:q7- Di chuyển của cổng trục theo phương ngang, m; q8- Góc lắc của
hàng nâng xung quanh điểm treo hàng, rad; q9- Dịch chuyển của hàng theo
phương của cáp treo, m; Pg1 , Pg2- Tải trọng gió tác dụng lên KCT và lên hàng
, N; S5,S6- Độ cứng quy dẫn của các bộ máy di chuyển về trục động cơ
Nm/rad; S4 - Độ cứng quy dẫn của các nhánh cáp, N/m; l - Chiều dài của cáp
treo hàng, m; W - Lực cản di chuyển cổng trục, N; idc - Tỷ số truyền chung của
cơ cấu di chuyển. Rdc- Bán kính qui dẫn của cơ cấu di chuyển. M(q 5 ) , M(q 6 ) Đường đặc tính ngoài của các động cơ thuộc bộ máy di chuyển.
Sau khi tác giả tiến hành viết công thức cho các hàm thế năng, động năng,
hao tán và sử dụng phương trình Lagrăng II để viết hệ PTCĐ. Tiến hành tính
toán và biến đổi các biểu thức chúng ta có được hệ phương trình chuyển động
như sau:
S5

5 q 5  S5 q 5  R q 7  M(q 5 )
dc


S6
S

45000

0.35

43000

Lực căng cáp ( N)

Chuyển vị q8 (rad)

0.3
0.25
0.2

0.15
0.1

41000
39000

37000
35000

0.05

33000

0
-0.05
-0.1


11

KẾT LUẬN CHƯƠNG II
Sau khi giải thành công các phương trình chuyển động đã thu được các kết
quả tính toán theo lý thuyết. Từ các kết quả nghiên cứu ở chương II, có thể rút
ra một số kết luận sau:
1. Dạng của các đồ thị ứng với 6 trường hợp làm việc của cổng trục là hoàn
toàn phù hợp với quá trình làm việc thực tế của cổng trục, các trị số thể hiện
trên các đồ thị thu được sau khi tính toán bằng lý thuyết, cũng khẳng định
được tính chính xác của các số liệu đầu vào. Điều này cũng đã khẳng định
được tính đúng đắn của mô hình động lực học tác giả đã xây dựng.
2. Khi nghiên cứu và giải các bài toán ĐLH ứng với 6 trường hợp làm việc
khác nhau của cổng trục, tác giả đã xác định được các hệ số động lực và biên
độ dao động lớn nhất của gia tốc q3 (khối lượng KCT dàn chính) ứng với mỗi
trường hợp, được thể hiện trong bảng 2.1
Bảng 2.2. Bảng hệ số động lực và biên độ dao động gia tốc q3 của khối lượng m3
TT

Trường hợp làm việc

Hệ số động
lực kđ

Biên độ dao động lớn
nhất của q 3 (m/s2)

1

Nâng dầm có độ chùng cáp


Hạ dầm kết hợp phanh hãm

1,69

6,6

6

Di chuyển mang dầm

1,36

2,1

3. Tác giả đã thành công trong việc sử dụng phần mềm Matlab-Simulink để
giải các phương trình chuyển động của các mô hình ĐLH nghiên cứu, từ các
kết quả thu được cho phép chúng ta có thể khảo sát được các thông số động lực
học ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình làm việc của cổng trục, tạo cơ sở khoa
học cho việc đề ra các giải pháp kỹ thuật nhằm giảm ảnh hưởng của các yếu tố
động gây bất lợi cho cổng trục trong quá trình làm việc. Nội dung này sẽ được
tác giả trình bày trong chương III.
4. Việc xác định được lực căng cáp động trong cáp hàng tác dụng lên kết
cấu thép cổng trục ứng với 6 trường hợp làm việc điển hình của cổng trục sẽ


12

tạo cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu, xác định ứng suất động trong các
thanh của kết cấu dàn chính cổng trục mà tác giả sẽ trình bày trong chương IV.


4

37000

2
Gia tốc ( m/s2)

Lực căng cáp ( N)

41000

35000

33000
31000

0
0

1

2

3

4

-2
-4

-10
R= 0,00018 (m)

R= 0,000343 (m)

R =0,000833 (m)

Hình 3. 1. Gia tốc q 3

Thời gian (s)

5


13

48000

30

46000

25

44000

20

42000


3

4

5

-10

30000

-15

28000
0

5

10

15

20

-20

25

-25

Thời gian (s)

0.3
0.2
0.1
0

-0.1

0

5

10

15

20

25

0.3
0.2
0.1

0
0

5

10


Hình 3.31. Chuyển vị q9

KẾT LUẬN CHƯƠNG III
Trên cơ sở nghiên cứu khảo sát các thông số ảnh hưởng tới quá trình làm
việc của cổng trục ở chương III, tác giả đã rút ra những kết luận sau:
1. Đối ới trường hợp nâng hàng cáp căng:
- Từ kết quả được thể hiện trong bảng 3.2 và 3.3 khi vận tốc nâng tăng thì
giá trị của hệ số động lực cũng tăng (hệ số kđ = 1,18 khi vận tốc nâng Vn= 1,08
m/ph; hệ số kđ = 1,34 khi vận tốc nâng Vn= 5 m/ph). Theo TCVN- 4424-2005
thì hệ số động lực đối với cầu trục, cổng trục có thể lấy tới giá trị bằng kđ= 1,6.
Do vậy, về nguyên tắc có thể tăng vận tốc nâng lên nhưng khi vận tốc nâng
càng tăng thì biên độ dao động của gia tốc kết cấu thép càng lớn (biên độ đạt
7,5 m/s2 khi vận tốc nâng Vn= 5 m/ph) điều này không phù hợp với công nghệ


14

lao lắp dầm cầu khi lao lắp dầm cầu Super - T. Do vậy, đối với cơ cấu nâng
của loại cổng trục này nên sử dụng vận tốc nâng Vn  2 m/ph.
- Trong các trường hợp đã khảo sát, chúng ta thấy có một số trường hợp hệ
số động lực và biên độ dao động của gia tốc q 3 đều đạt giá trị lớn. Vì vậy, khi
thiết kế và sử dụng cổng trục trong quá trình nâng hàng cần lưu ý đối với các
trường hợp làm việc này của cổng trục.
Bảng 3.18. Giá trị hệ số động lực và biên độ dao động q3 trong trường hợp
bất lợi
Trường hợp

Hệ số động Biên độ dao động lớn
nhất của q 3 (m/s2)
lực kđ

chuyên dùng mà luận án nghiên cứu thì vận tốc nâng có thể đạt được Vn = 2,16
m/ph (ứng với bội suất cáp i2 = 8).
2. Đối ới trường hợp di chuyển mang hàng khi cáp căng:
- Qua các trường hợp khảo sát thì chúng ta nhận thấy khi chuyển vị q8 (góc
lắc của hàng) càng lớn lực căng cáp càng lớn điều đó chứng tỏ khi cổng trục di
chuyển góc lắc ảnh hưởng nhiều đến lực động tác dụng lên kết cấu thép . Do
cổng trục làm việc ngoài trời và di chuyển trên xà mũ trụ cầu ở trên cao, hàng
nâng là dầm cầu bêtông có kích thước, tải trọng lớn (dầm dài 38 mét, trọng
lượng 80 Tấn) vì vậy góc lắc của hàng rất lớn q8 = (200  300). Trong tất cả


15

các trường hợp khảo sát thì hệ số lực động đều có giá trị kđ= (1,36  1,474).
Khi tăng vận tốc di chuyển của cổng trục đến Vdc= 30 (m/ph) thì góc lắc của
hàng (chuyển vị q8) và gia tốc q 7 của khối lượng m3 (khối lượng qui dẫn của
KCT dàn chính) tăng lên đạt giá trị lớn thể hiện ở bảng 3.16. Trong cả hai
trường hợp: Cổng trục có khối lượng nhỏ nhưng di chuyển với vận tốc lớn và
cổng trục có khối lượng lớn di chuyển với vận tốc lớn thì đều là những trường
hợp bất lợi (hệ số lực động, góc lắc hàng, dao động của gia tốc đều lớn thể hiện
tại bảng 3.16, bảng 3.17) khi cổng trục di chuyển mang hàng do vậy khi tính
toán thiết kế cổng trục cần xác định vận tốc di chuyển của cổng trục cho phù
hợp với khối lượng của cổng trục. Đối với cổng trục tác giả nghiên cứu thì khi
khối lượng m3= 16000 (kg) và m3= 40000 (kg), cổng trục nên di chuyển với
vận tốc Vdc  7,85 m/ph.
CHƯƠNG IV
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT ĐỘNG CỦA
CÁC THANH TRONG KẾT CẤU DÀN CHÍNH CỔNG TRỤC DẠNG
DÀN LẮP ĐẶT TRÊN XÀ MŨ TRỤ CẦU
Để xác định ứng suất động trong các thanh của kết cấu dàn chính chúng ta


4.1. Nghiên cứu xác định ứng suất các thanh của dàn chính trong mặt
phẳng thẳng đứng (ZOX) khi hạ dầm cáp căng kết hợp phanh hãm
Z

O

X

Hình 4.1. Sơ đồ tính dàn trong 1/2 mặt phẳng ZOX
- Vận dụng lý thuyết về phương pháp mặt cắt, tách nút trong tài liệu về cơ
học kết cấu [26] tác giả đã xác định được công thức tính giá trị nội lực trong
mỗi thanh của dàn chính được thể hiên trong bảng 4.1. Sau khi thay thế giá trị
của lực căng cáp động Fc (t) được xác định thông qua bài toán về động lực học
ứng với trường hợp làm việc: Hạ dầm kết hợp phanh hãm của loại cổng trục
đặt trên xà mũ trục cầu. Tiến hành lập trình trên phần mềm Matlab- Similink
để tính toán, tác giả đã xác định được các giá trị ứng suất thay đổi theo thời
gian, các giá trị ứng suất lớn nhất của các thanh thể hiện tại bảng PL3.10 trong
phần phụ lục và biểu đồ ứng suất của tất cả các thanh trong dàn. Biểu đồ ứng
suất một số thanh có giá trị lớn được thể hiện như sau:

USmax N3-4= 17,3 (N/mm^2)

20
18

Hạ dầm

USmax N14-15= 61,8 (N/mm^2)


12

Hình 4.3. Ứng suất thanh N3-4
+ Thanh biên trên:

15

0

3

6
9
Thời gian (s)

12

15

Hình 4.4. Ứng suất thanh N14-15


17
Thời gian (s)
-40
3

6

9

12

15

-42
-44
-46

-48
-50

USmax N55-54= -83,57 (N/mm^2)

USmax N56-55= -47,97 (N/mm^2)

Hình 4.5. Ứng suất thanh N55-54

Hình 4.6. Ứng suất thanh N56-55

4. 2. Nghiên cứu xác định ứng suất các thanh của dàn chính trong mặt
phẳng ngang (YOX) dưới tác dụng của lực quán tính do trọng lượng của
bản thân dàn chính và của dầm khi cổng trục di chuyển
Y

q

q

q


III. Sau khi thay thế giá trị của gia tốc

a(t)

được xác định thông qua bài toán

về động lực học ứng với trường hợp làm việc: Di chuyển mang hàng của loại
cổng trục đặt trên xà mũ trục cầu. Tiến hành lập trình trên phần mềm MatlabSimilink để tính toán, tác giả đã xác định được các giá trị nội lực và ứng suất
thay đổi theo thời gian của tất cả các thanh trong dàn ứng với 1/2 dàn chính của
mặt phẳng YOX. Các giá trị nội lực, ứng suất lớn nhất của các thanh thể hiện
tại bảng PL3.18; bảng PL 3.19 và biểu đồ ứng suất của tất cả các thanh trong
dàn. Biểu đồ ứng suất một số thanh có giá trị lớn được thể hiện như sau:
+ Thanh biên trái:


18
US max= 75,09 (N/mm^2)

80

60
40
20

0
-20 0

3

6

-30
-40
-50

US max= 49,87 (N/mm^2)

3

6

9

12
15
Thời gian (s)

Hình 4.16. Ứng suất trong thanh N13-14

+ Thanh biên phải:
US max= -71,97 (N/mm^2)

40

20
0
-20

0

3

0
-10 0
-20
-30
-40
-50
-60

US max= -50,58 (N/mm^2)

3

6

9

12

15

Thời gian (s)

Hình 4.20. Ứng suất trong thanh N13’- 14’

4.3. Nghiên cứu xác định ứng suất các thanh của dàn chính trong mặt
phẳng thẳng đứng (ZOX) dưới tác dụng của lực căng cáp khi cổng trục di
chuyển cùng với hàng.
- Xác định nội lực và ứng suất của các thanh trong dàn do lực căng cáp (Fc)
khi cổng trục di chuyển cùng với hàng được tiến hành tương tự như mục 4.1
(Hạ hàng kết hợp phanh hãm). Giá trị nội lực và ứng suất lớn nhất trong các

Ứng suất N56-55 ( N/mm^2)

Ứng suất thanh N55-54 (N/mm^2)

-80

-46.5
-46.7 0
-46.9
-47.1
-47.3
-47.5
-47.7
-47.9
-48.1
-48.3
-48.5

Thời gian (s)
5

10

15

20

25

USmax= -48,01 (N/mm^2)

5. 1. Mục tiêu thực nghiệm
- Đo đạc xác định lực căng cáp động, dao động, chuyển vị của kết cấu dàn
chính và ứng suất động trong các thanh của kết cấu dàn chính làm cơ sở để so
sánh với các kết quả tính toán theo lý thuyết ở chương II và chương IV.
- Khẳng định độ tin cậy và tính đúng đắn của kết quả nghiên cứu lý thuyết.
5. 2. Đối tượng nghiên cứu.
- Toàn bộ cổng trục và trọng tâm là kết cấu thép dàn chính của cổng trục
đặt trên xà mũ trụ cầu phục vụ lao lắp dầm cầu Super-T. Các thông số kỹ thuật
của cổng trục được thể hiện trong bảng PL1.1.
5. 3. Thiết bị phục ụ đo đạc thực nghiệm.

Hình 5.1. Đầu đo lực BONGSHIN và bộ xử lý số liệu SDA-810C

Hình 5.2. Tensor biến dạng dùng để đo ứng suất


21

5. 4. Các trường hợp đo
Quá trình đo đạc, thực nghiệm được tiến hành theo sơ đồ khối sau:
Đo đạc thực nghiệm xác định lực căng trong một nhánh cáp hàng ở hai
cụm tời nâng và gia tốc, chuyển vị, ứng suất động tại một số vị trí trên
kết cấu thép dàn chính của cổng trục. Khi cổng trục mang tải Q= 80 Tấn

Nâng
hàng có
độ
chùng
cáp


Hình 5.10. Sơ đồ thể hiện các trường hợp đã tiến hành thực nghiệm
5. 5. Phân tích à so sánh các kết quả lý thuyết ới thực nghiệm
Sau khi đo đạc và xử lý số liệu đo, tác giả đã nhận được các kết quả đo về
biểu đồ biên thiên và giá trị của lực căng cáp động, gia tốc, ứng suất. Các giá
trị này đã được thể hiện trong mục 5.7 phần thuyết minh của luận án. Sau đây
tác giả chỉ xin trình bày một số kết quả đo đạc như sau:
Bảng 5.1. So sánh hệ số động lực và biên độ dao động của gia tốc q 3
giữa lý thuyết và thực nghiệm.
Biên độ dao động
Hệ số động lực
gia tốc q 3 (m/s2)
kđ
TT
Trường hợp làm việc
Lý
Thực
Lý
Thực
thuyết nghiệm thuyết
nghiệm
1 Nâng dầm có độ chùng cáp
1,14
1,02
5,7
3,67
2 Nâng dầm từ vị trí cáp căng
1,18
1,023
5,3
4,2

Kí hiệu
thanh

Ứng suất lớn nhất theo
lý thuyết (N/mm2)

1
2
3
4
5
6
7
8

N3-4
N56-55
N4-5
N55-3
N44-43
N57-2
N14-15
N57-3

17,3
-47,97
30
-59,36
-59,66
-49,8

TT
1
2
3
4
5
6
7
8

Kí hiệu
thanh
N56-55
N3-4
N55-3
N57-2
N44-43
N14-15
N4-4’
N14-14’

Ứng suất lớn nhất theo
lý thuyết (N/mm2)
-48,01
17,4
-62
-50,646
-59,7
60,73
-34,75

- So sánh ứng suất tại các điểm đo theo tính toán lý thuyết và thực nghiệm
cho thấy, qui luật biến thiên của ứng suất động trong các thanh của kết cấu thép
dàn chính cổng trục là tương đối giống nhau. Sai lệch tương đối trung bình đại
số giữa kết quả tính toán theo lý thuyết và thực nghiệm từ 3,35% đến 20,4 %.


23

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
I. KẾT LUẬN
Luận án đã giải quyết được cơ bản các nhiệm vụ nghiên cứu đề ra. Các kết
quả đạt được của luận án có ý nghĩa khoa học và thực tiễn với các đóng góp
mới và đề xuất cụ thể như sau:
1. Luận án đã nghiên cứu đặc điểm làm việc và các yếu tố ảnh hưởng đến
quá trình khai thác sử dụng của loại cổng trục chuyên dùng dạng dàn lắp đặt
trên xà mũ trụ cầu để xây dựng được mô hình động lực học của loại cổng trục
này. Tác giả đã thiết lập được các phương trình chuyển động ứng với 6 trường
hợp làm việc điển hình của cổng trục (Nâng dầm có độ chùng cáp; Nâng dầm
không có độ chùng cáp; Hạ dầm; Nâng dầm kết hợp phanh hãm; Hạ dầm kết
hợp phanh hãm và di chuyển mang dầm).
2. Tác giả đã ứng dựng phần mềm Matlab - Simulink để mô phỏng và giải
hệ các phương trình chuyển động dạng phi tuyến nhiều bậc tự do của mô hình
động lực học ứng với 6 trường hợp làm việc điển hình nêu trên. Đã xác định
được lực căng cáp động trong một nhánh cáp của cụm tời nâng, từ đó tính toán
được trị số các hệ số động ứng với 6 trường hợp làm việc của cổng trục (các
giá trị được thể hiện trong bảng 2.2). Đã xác định được 2 trường hợp làm việc
bất lợi cho cổng trục là hạ dầm kết hợp phanh hãm và di chuyển mang dầm. Hệ
số động lực ứng với 02 trường hợp này lần lượt là kđ = 1,69 và kđ= 1,67.
3. Tác giả đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến các
đặc trưng ĐLH của cổng trục. Từ đó, đề xuất được các thông số kỹ thuật hợp