Page 120 - Kỷ yếu hội thảo quốc tế: Ứng dụng công nghệ mới trong công trình xanh - lần thứ 9 (ATiGB 2024)

th
HỘI THẢO QUỐC TẾ ATiGB LẦN THỨ CHÍN - The 9 ATiGB 2024 111

ballast đã trở thành thiết kế phổ biến cho các tuyến định cả ở kết cấu cầu và đoàn tàu trong phân tích dao
đường sắt tốc độ cao. động của kết cấu.
Trong bài viết này, đường sắt cao tốc sử dụng kết
cấu đường ray trên nền đá không ballast của tuyến
đường sắt cao tốc Moscow - Kazan - Ekaterinburg ở
Nga với cầu với nhịp giản đơn có chiều dài nhịp lần
lượt là 34,2 m và 50 m [8].
Hình 3. Mô hình khối lượng chuyển động [10]
Khi nghiên cứu sự tương tác của đoàn tàu với các
bộ phận của cầu khi chuyển động với tốc độ cao, tác
giả V. Poliakov [11] đã sử dụng mô hình tính toán
bao gồm đoàn tàu, đường ray và cầu. Trong [11], mô
hình tương tác “cầu-đường ray-đoàn tàu” được xem
xét cho đường ray trên nền đá ballast để nghiên cứu
dao động của đoàn tàu, độ võng của kết cấu phần trên,
Hình 1. Kết cấu đường sắt không ballast loại III dao động của ray và tà vẹt trên nền đá ballast và các
ở Nga [8]
điều kiện an toàn cho đoàn tàu chuyển động dựa trên
Bài viết này trình bày phương pháp để phân tích lực tiếp xúc của bánh xe và đường ray, nhưng ứng xử
ứng xử động lực học của kết cấu cầu đường sắt cao của các thanh tà vẹt tấm bằng bê tông cốt thép chưa
tốc khi có đoàn tàu chạy qua được áp dụng theo tiêu được xem xét. Trong mô hình của tác giả V.Poliakov
chuẩn Nga sử dụng phương pháp phân tích trực tiếp [11] độ cứng tiếp xúc giữa đường ray và bánh xe là vô
theo lịch sử thời gian
cùng lớn.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ MÔ M k J k
HÌNH TÍNH TOÁN
2.1. Mô hình tính toán của đoàn tàu
Để nghiên cứu sự tương tác giữa đoàn tàu và cầu, Cầu M(x), J (x)
nhiều mô hình đã được xem xét.
Hình 4. Mô hình tương tác“cầu-đường ray-
Năm 1922, S.P. Timoshenko [9] đã đưa ra mô đoàn tàu” cho đường ray đặt trên nền đá ballast [11]
hình đơn giản gồm các lực chuyển động khi nghiên Trong nghiên cứu này, mô hình tương tác “cầu-
cứu dao động của kết cấu cầu dưới tác dụng của tải đường ray-đoàn tàu” được xem xét trong đó đường
trọng tạm thời. Mô hình được sử dụng để xác định các ray được đặt trên thanh tà vẹt tấm bằng bê tông cốt
đặc tính động lực học của kết cấu cầu, trong đó ảnh thép, có xét đến dao động của thanh tà vẹt tấm, lực
hưởng của sự tương tác giữa kết cấu cầu và đoàn tàu tiếp xúc của bánh xe và đường ray [12].
vẫn chưa được quan tâm, xem xét. Trong mô hình
Mc,Jc c Lc
này, lực chuyển động di chuyển trên cầu được sử Yc
Lc
ks2 cs2 cs2 ks2
dụng để mô phỏng tải trọng của hoạt tải tác dụng lên Yt2 Mt,Jt t2 Mt,Jt t1 Yt1
công trình. Vì vậy, khi tỷ số giữa khối lượng của hoạt ks1 Mw cs1 cs1 Mw ks1
Yw4
kh Yw3 kh Yw2 kh kh Yw1
tải là tương đối nhỏ so với kết cấu cầu và không quan Fw4 Pw4 Fw3 Pw3 Fw2 Pw2 Fw1 Pw1 mp,EJp
Yp cp1,kp1
tâm xem xét đến ứng xử của đoàn tàu khi chạy qua và Ys cp2,kp2 ms, EJs
chỉ quan tâm đến ứng xử động của công trình cầu thì m0,EJ0
mô hình lực di động là phù hợp. L1 L_bridge L2
Hình 5. Mô hình tương tác giữa
“cầu-đường ray-đoàn tàu” cho đường ray đặt trên
thanh tà vẹt tấm
Chúng ta chỉ xem xét dao động thẳng đứng của
đoàn tàu trên đoạn đang xét. Đoàn tàu sẽ bao gồm:
Hình 2. Mô hình lực chuyển động [9] thân xe, giá chuyển hướng, bốn cặp bánh xe, chúng
Mô hình “khối lượng chuyển động” là mô hình được nối với nhau bằng lò xo và hệ thống giảm xóc.
đơn giản nhất được Akin, Mofid đề xuất khi nghiên Cặp bánh xe và giá chuyển hướng được nối với nhau
cứu dao động của cầu do đoàn tàu gây ra [10]. Giống bằng hệ thống treo sơ cấp, thân xe được đỡ trên bộ
với mô hình lực chuyển động, sự ảnh hưởng tương tác chuyển hướng bằng hệ thống treo thứ cấp. Mỗi bánh
giữa cầu và chuyển động của đoàn tàu cũng đã bị bỏ xe là 1 bậc tự do, thân xe - 2 bậc tự do, giá chuyển
qua. Tuy nhiên mô hình khối lượng chuyển động hướng - 2 bậc tự do. Như vậy mỗi toa xe - sẽ có
được sử dụng khi những trường hợp không thể coi lực 10 bậc tự do [4, 12]. Sự tương tác của bánh xe và
quán tính của đoàn tàu là nhỏ, lực quán tính được xác đường ray thông qua lực tiếp xúc thẳng đứng giữa

ISBN: 978-604-80-9779-0