Page 119 - Kỷ yếu hội thảo quốc tế: Ứng dụng công nghệ mới trong công trình xanh - lần thứ 9 (ATiGB 2024)

110 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ ĐỘNG LỰC HỌC

CỦA CẦU ĐƯỜNG SẮT KHI CHỊU TẢI TRỌNG

TỐC ĐỘ CAO

DYNAMIC BEHAVIOR ANALYSIS OF RAILWAY

BRIDGES SUBJECTED TO HIGH-SPEED LOADS

Đặng Ngọc Thành
*
Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng
*
Dang Ngoc Thanh
Department of Civil Engineering, University of Technology and Education, The University of Danang
*dnthanh@ute.udn.vn
Tóm tắt: Ngày nay, đường sắt cao tốc đang dần trở Abstract: High-speed railways are increasingly becoming a
thành loại hình giao thông quan trọng trong mạng lưới giao crucial component of national transportation networks
thông quốc gia ở nhiều nước trên thế giới. Với tốc độ thiết worldwide. With design and operational speeds significantly
kế và khai thác lớn hơn rất nhiều so với cầu đường sắt thông exceeding those of conventional railways (over 200 km/h),
thường (trên 200 km/h), nên khi tính toán thiết kế cầu cho bridge design for high-speed railways introduces new
đường sắt cao tốc cần đòi hỏi những yêu cầu mới, đặc biệt requirements, particularly concerning the vibration of
là yêu cầu về dao động của kết cấu cầu. Khi đó, phân tích bridge structures. Dynamic behavior analysis of bridge
ứng xử động của kết cấu cầu đóng vai trò đặc biệt quan structures is therefore essential in the calculation and design
trọng trong tính toán và thiết kế kết cấu cầu đường sắt cao of high-speed railway bridges. This article presents several
tốc. Bài viết này trình bày một số phương pháp phân tích methods for the dynamic analysis of bridge structures
động lực học của kết cấu cầu của đường sắt cao tốc được áp specific to high-speed railways, applied to an actual bridge
dụng cho một công trình cầu thực tế xây dựng trên tuyến project on the Moscow - Kazan - Ekaterinburg high-speed
đường sắt cao tốc Moscow - Kazan - Ekaterinburg ở Nga railway in Russia, to ensure safety during high-speed train
nhằm đảm bảo sự an toàn khi đoàn tàu chạy với tốc độ cao. operations.
Từ khóa: Phân tích động lực học; đường sắt cao tốc; Keywords: Dynamic analysis; high-speed railway;
kết cấu cầu. bridge structure.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ trọng. Dưới tác dụng của tải trọng ở tốc độ rất cao,
các hiệu ứng động của tải trọng đối với kết cấu cầu có
Với những ưu điểm của đường sắt cao tốc mang giá trị lớn hơn và phức tạp hơn. Theo định nghĩa của
lại như rút ngắn thời gian đi lại, an toàn và mang lại Hiệp hội Đường sắt Quốc tế (UIC) hệ thống đường
sự thoải mái cho hành khách khi di chuyển quãng sắt cao tốc có tốc độ khai thác tối thiểu là 250 km/h
đường lớn, đường sắt cao tốc đang dần trở thành loại hoặc ít nhất là trên 200 km/h [2].
hình giao thông tối ưu được phát triển ở nhiều nước
trên thế giới. Vì vậy, việc phát triển và lên kế hoạch Với đường sắt cao tốc, trong quá trình khai thác
xây dựng các công trình này rất được quan tâm trong tốc độ chạy của đoàn tàu đạt giá trị rất lớn (trên
đó có Việt Nam. 250 km/h), vì vậy tần số dao động của đoàn tàu gần
với tần số dao động riêng của công trình, khi đó hiện
Các công trình cầu đóng một vai trò rất quan trọng tượng cộng hưởng có thể xảy ra và cần phải được
trên các tuyến đường sắt cao tốc, tại Nhật Bản trên xem xét, phân tích [3].
tuyến Kyushu Shinkansen chiếm tỷ trọng 64% chiều
Theo tác giả [4, 5] vận tốc tới hạn của đoàn tàu để
dài toàn tuyến, tuyến Bắc Kinh - Hongkong và Côn sảy ra hiện tượng cộng hưởng là một trong các tham số
Minh - Thượng Hải là 70%. Kết cấu được sử dụng ảnh hưởng tới an toàn chạy tàu của đường sắt cao tốc.
phổ biến và chiếm tỷ trọng rất lớn đó là cầu dầm giản
đơn bê tông cốt thép dự ứng lực với chiều dài nhịp Trong khi ở châu Âu, các tuyến đường sắt cao tốc
nhỏ và vừa, trên tuyến Thượng Hải - Bắc Kinh có sử dụng kết cấu đường ray trên nền đá ballast thì ở
90% công trình cầu sử dụng kết cấu nhịp giản đơn Trung Quốc lại ưu tiên đường ray không có đá ballast.
Do có nhiều ưu điểm như tăng độ ổn định của nền
[1]. Sự phát triển của khoa học kỹ thuật làm cho tốc móng, duy trì các thông số hình học trong thời gian
độ chạy tàu ngày càng tăng, vấn đề dao động và ổn dài và giảm chi phí bảo trì [6, 7], đường sắt không
định của kết cấu đường sắt do đó ngày càng quan
ISBN: 978-604-80-9779-0