Phân tích biến dạng và đánh giá độ cứng thực tế của dầm giản đơn có độ cứng chống uốn thay đổi

Nội dung text: Phân tích biến dạng và đánh giá độ cứng thực tế của dầm giản đơn có độ cứng chống uốn thay đổi

1. KẾT C ẤU – CÔNG NGH Ệ XÂY D ỰNG PHÂN TÍCH BI ẾN D ẠNG VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ C ỨNG TH ỰC T Ế C ỦA DẦM GI ẢN ĐƠ N CÓ ĐỘ CỨNG CH ỐNG U ỐN THAY ĐỔI TS. NGUY ỄN H ỮU H ƯNG , KS. NGUY ỄN V ĂN D ƯƠ NG Tr ường Đại h ọc Giao thông v ận t ải Tóm t ắt: Khi ti ến hành ki ểm định và th ử tải c ầu ph ần l ớn các báo cáo ki ểm định và th ử tải [1-3], th ường d ẫn đến vi ệc phân tích bi ến d ạng u ốn ( độ th ường d ừng ở so sánh k ết qu ả đo ngoài th ực t ế võng, góc xoay) c ủa d ầm d ưới tác d ụng c ủa t ải với k ết qu ả tính toán lý thuy ết. Trong đó các s ố tr ọng t ập trung. Trong tính toán, chúng ta th ường li ệu nh ư mô đuyn đàn h ồi (E), mô men quán tính ho ặc s ử dụng độ cứng (EI) là h ằng s ố ho ặc s ử (I) l ấy t ừ tài li ệu thi ết k ế ch ứ không ph ải E, I th ực dụng độ cứng (EI) thay đổi theo quy lu ật cho tế của k ết c ấu. H ạn ch ế này m ột ph ần c ũng là do tr ước. Tuy nhiên, trong th ực t ế độ cứng c ủa k ết thi ếu nh ững ngân hàng d ữ li ệu và thi ếu nh ững cấu nh ịp trên t ừng đoạn th ường không gi ống ph ươ ng pháp hi ện đại để đánh giá. Ngày nay, nhau theo nh ư gi ả thi ết tính toán (với c ầu d ầm cùng v ới s ự phát tri ển khoa h ọc, các ph ươ ng gi ản đơ n đó là ảnh h ưởng c ủa d ầm ngang, v ới pháp và lý thuy ết m ới ra đời góp ph ần khai thác các c ầu d ầm liên t ục đó là ảnh h ưởng c ủa các v ị các s ố li ệu m ột cách tri ệt để hơn, m ột trong các trí t ăng c ường và các h ư h ỏng ti ềm ẩn trong k ết hướng phát tri ển đó là ứng d ụng m ạng n ơ ron cấu nh ịp, ). Để làm rõ v ấn đề này, bài báo ti ến nhân t ạo (Artificial Neural Networks) trong k ỹ hành xây d ựng ph ươ ng trình độ võng và góc xoay thu ật. Ứng d ụng m ạng n ơ ron nhân t ạo trong của d ầm giản đơ n b ằng ph ươ ng pháp gi ải tích, chuẩn đoán k ết c ấu, xác định v ị trí h ư h ỏng và với tr ường h ợp d ầm có nhi ều đoạn v ới độ cứng mức độ hư h ỏng c ủa k ết c ấu c ũng không ph ải là ch ống u ốn khác nhau. Thông qua ví d ụ tính toán công vi ệc ngo ại l ệ [4-7]. Vi ệc áp d ụng m ạng n ơ một tr ường h ợp c ụ th ể, ph ươ ng trình thi ết l ập đã ron nhân t ạo trong chuẩn đoán, xác định v ị trí h ư được ki ểm tra so sánh v ới k ết qu ả tính toán b ằng hỏng và m ức độ hư h ỏng c ủa k ết c ấu đòi h ỏi m ột ph ươ ng pháp ph ần t ử hữu h ạn, cho sai s ố lớn ngân hàng d ữ li ệu v ề các tr ường h ợp h ư h ỏng nh ất là 1.8%. Trên c ơ s ở đó và t ừ kết qu ả độ của d ầm. Do đó, để đánh giá v ị trí h ư h ỏng và võng th ực t ế của d ầm cho tr ước, bài báo đư a ra mức độ hư h ỏng m ột cách t ổng quát, m ột s ố tác ph ươ ng pháp đánh giá độ cứng th ực t ế của d ầm giả đã l ựa ch ọn cách ti ếp c ận b ằng cách chia này. dầm thành nhi ều đoạn nh ỏ, sau đó đi xác định độ cứng (EI) cho các đoạn d ầm t ươ ng ứng, đoạn Từ khóa: bi ến d ạng u ốn, độ cứng ch ịu u ốn, t ải dầm nào có độ cứng (EI) gi ảm b ất th ường thì có tr ọng t ập trung, ph ươ ng pháp ph ần t ử hữu h ạn. th ể coi nh ư đoạn d ầm đó b ị hư h ỏng và m ức độ 1. Gi ới thi ệu chung hư h ỏng s ẽ là hi ệu c ủa m ột tr ừ đi t ỉ lệ gi ữa EI Bài toán tính độ võng, góc xoay c ủa d ầm r ất đoạn h ỏng v ới EI đoạn không h ỏng [6-7]. Trong gần g ũi v ới bài toán x ếp t ải t ĩnh trong ki ểm định các tài li ệu tham kh ảo [4-7], các tác gi ả ph ần l ớn và th ử tải c ầu đã và đang được áp d ụng cho các là s ử dụng k ết qu ả ph ản ứng động l ực h ọc để công trình c ầu m ới đư a vào s ử dụng hay đã qua đánh giá, k ết qu ả ph ản ứng động l ực h ọc ch ứa th ời gian dài khai thác c ần ki ểm định l ại. Nh ưng đựng nhi ều thông tin nh ưng c ũng b ị ảnh h ưởng 26 Tạp chí KHCN Xây d ựng – số 2/2016
2. KẾT C ẤU – CÔNG NGH Ệ XÂY D ỰNG của nhiễu cao, bên c ạnh đó vi ệc đo đạc ngoài 2. C ơ s ở lý thuy ết th ực t ế và x ử lý k ết qu ả cũng c ần nh ững ng ười 2.1 Tr ường h ợp d ầm có EI là không đổi am hi ểu v ề phân tích động l ực h ọc. Xét tr ường h ợp d ầm gi ản đơ n có chi ều dài Hi ện nay, v ới s ự ph ổ bi ến tính toán b ằng nh ịp L, độ cứng EI, ch ịu t ải tr ọng P tác d ụng t ại v ị ph ươ ng pháp ph ần t ử hữu h ạn (PTHH) vi ệc t ạo trí L/2 khi đó theo S. T. Mau [8] độ võng và góc ra ngân hàng d ữ li ệu để ph ục v ụ công tác nói trên xoay c ủa d ầm được xác định nh ư sau: tr ở nên d ễ ràng h ơn. Các bài toán ph ức t ạp được gi ải m ột cách thu ận ti ện h ơn nh ưng bên c ạnh s ự Mx() Mx () vx( )=∫∫ dxdx ; θ (x)= ∫ dx (1) thu ận l ợi trong tính toán thì ng ười tính toán khó EI EI th ấy rõ được các thành ph ần c ấu thành nên k ết qu ả mà ch ỉ nhìn th ấy con s ố ở kết qu ả. Do đó khi nh ận được k ết qu ả tính toán r ất khó có nh ững phán đoán chính xác v ề sự làm vi ệc c ủa k ết c ấu. Để gi ải quy ết các h ạn ch ế của công vi ệc ki ểm định - th ử tải t ĩnh đang ph ải đối m ặt, xét đến các điều ki ện th ực t ế từ công tác ki ểm định - th ử tải Hình 1 . Tải tr ọng tác d ụng và d ạng đường cong tĩnh đem l ại, đó là k ết qu ả đo độ võng c ủa d ầm độ võng t ươ ng ứng dưới tác d ụng c ủa t ải tr ọng t ĩnh [1-3], cho th ấy Trong tr ường h ợp d ầm gi ản đơ n, xét P tác vi ệc c ần thi ết ph ải t ạo ra ngân hàng d ữ li ệu v ề độ dụng t ại v ị trí gi ữa nh ịp (L/2), khi đó có được mô võng c ủa d ầm có độ cứng (EI) thay đổi b ất k ỳ. men (M(x)) là hàm có d ạng sau: Với yêu c ầu th ực t ế đó, bài báo ti ến hành xây  P .x khi 0≤ x ≤ L/2 dựng ph ươ ng trình độ võng, góc xoay c ủa d ầm  2 M() x =  (2) có độ cứng thay đổi b ất k ỳ dưới tác d ụng c ủa t ải P  .(L-x) khi L/2≤ x ≤ L tr ọng t ĩnh b ằng ph ươ ng pháp gi ải tích. K ết qu ả  2 phân tích trong bài báo b ước đầu góp ph ần t ạo Thay (2) vào (1) thu được k ết qu ả góc xoay và cơ s ở lý thuy ết cho vi ệc tính toán m ột ngân hàng độ võng c ủa d ầm nh ư sau: dữ li ệu đối v ới k ết qu ả chuy ển v ị của d ầm có độ P 2 2 cứng thay đổi b ất k ỳ phục v ụ cho các ứng d ụng θ=−()x( L − 4. x ), 0 ≤≤ x L/2 (3) 16 EI xác định h ư h ỏng, m ức độ hư h ỏng và các ứng P dụng khác sau này. K ết qu ả tính toán b ằng công vx() =−(3 Lxx2 − 4 3 ), 0 ≤≤ x L/2 (4) th ức đề xu ất được so sánh v ới k ết qu ả tính toán 48 EI bằng ph ươ ng pháp ph ần t ử hữu h ạn. 2.2 Xét tr ường h ợp d ầm có EI thay đổi Xét m ột n ửa d ầm có n đoạn dầm v ới các giá tr ị độ cứng t ươ ng ứng là EI 1, EI 2, , EI n nh ư hình minh h ọa d ưới đây: L/2 P EI 1 EI 2 EI i EI i+1 EI n x1 x2 xi xi+1 xn X Hình 2 . Minh h ọa đoạn d ầm có các độ cứng khác nhau Khi đó theo lý thuy ết ở mục 2.1, góc xoay và chuy ển v ị khi xét đối v ới đoạn d ầm th ứ i sẽ được vi ết dưới d ạng sau: Tạp chí KHCN Xây d ựng – số 2/2016 27
3. KẾT C ẤU – CÔNG NGH Ệ XÂY D ỰNG ()iP 2 () i θ=()x x +C,1 xi− 1 ≤≤ x x i (5) 4EI i ()iP 3 () i () i v() x= x ++CxC,1 2 xi− 1 ≤≤ x x i (6) 12 EI i 2 2 (1) (n ) P L  PL. Xét điều ki ện biên ta có C2 = 0 ; C1 =−.  =− (gi ả sử tr ường h ợp h ư h ỏng đối x ứng, 4EIn 2  16 EI n tr ường h ợp không đối x ứng s ẽ sử dụng điều ki ện biên t ại hai đầu d ầm, vi ệc xây d ựng s ẽ tươ ng t ự). ()i () i ở đây C1, C 2 là h ằng s ố tích phân th ứ nh ất và th ứ hai c ủa đoạn d ầm th ứ i hình thành t ừ vi ệc l ấy tích phân ở công th ức (1). Nh ư v ậy để có th ể xác định chuy ển v ị và góc xoay c ủa toàn b ộ dầm thì c ần ph ải xác định được các ()i () i hệ số C1, C 2 tươ ng ứng. Từ mối quan h ệ liên t ục v ề chuy ển v ị và góc xoay ta có được các ph ươ ng trình sau; (i ) ( i + 1) (i ) ( i + 1) θ()xi = θ () x i và vx()i= v () x i (7) thay các ph ươ ng trình trên vào ta nh ận được: ()iP 2 () i P 2 (1)(1) ii+ + θ()xxii = +=C1 x i +=θ C 1 () x i (8) 4EIi 4 EI i +1 ()iP 3 () ii () P 3 (1) iii+ (1)(1) + + vxx()iii= ++=CxC12 x ii + CxC 12 += vx() i (9) 12EIi 12 EI i +1 ()i () i (i+ 1) ( i + 1) từ ph ươ ng trình trên rút ra được m ối quan h ệ gi ữa C1, C 2 và C1, C 2 tươ ng ứng: 2 ()i P 2 P 2(1)i + (n ) P. L (i ) C1 =xi − x i + C 1 với C1 = − qua đó d ễ dàng xác định được C1 . 4EIi+1 4 EI i 16 EI n (1)i+ P 3() i P 3(1) i+  PP 3 3()  i (1) C2=xii +− Cx 1 x ii += Cx 1  xx ii −  + C 2 với C2 = 0 qua đó d ễ dàng 12EIi 12 EI i+1  6 EI ii + 1 6 EI  (i ) xác định được C2 . Nh ư v ậy n−1 P P   PL. 2  C()i x 2 x 2  (10) 1 =∑j − j  +−  j= i 4EIj+1 4 EI j   16 EI n  i P P  C()i x 3 x 3  0 (11) 2=∑j− 1 − j − 1  + j=2 6EIj 6 EI j −1  ()i () i Từ kết qu ả trên nh ận th ấy trong thành ph ần h ệ số tích phân C1, C 2 bằng h ằng s ố tích phân c ủa n−1 P P  tr ường h ợp EI không đổi c ộng thêm các c ụm t ươ ng ứng x2 x 2  và ∑j− j  j= i 4EIj+1 4 EI j  i P P  x3 x 3  . ∑j−1− j − 1  j=2 6EIj 6 EI j −1  Từ kết qu ả phân tích lý thuy ết cho th ấy có th ể đánh giá h ư h ỏng hay nh ững thay đổi độ cứng sử dụng d ữ li ệu độ võng và góc xoay c ủa tr ường (EI) trong d ầm. hợp ch ịu t ải t ĩnh để nh ận ra s ự khác bi ệt độ cứng 2.3 C ơ s ở lý thuy ết gi ải bài toán ng ược (xác của các đoạn d ầm. Trên c ơ s ở này hoàn toàn có định độ c ứng (EI) c ủa d ầm) th ể xây d ựng được ngân hàng d ữ li ệu v ề các Trên c ơ s ở ngân hàng d ữ li ệu được t ạo ra t ừ tr ường h ợp độ cứng (EI) thay đổi trong d ầm làm cơ s ở lý thuy ết trong m ục 2.1 và 2.2, nh ư v ậy b ộ cơ s ở cho vi ệc s ử dụng m ạng n ơ ron nhân t ạo để 28 Tạp chí KHCN Xây d ựng – số 2/2016
4. KẾT C ẤU – CÔNG NGH Ệ XÂY D ỰNG dữ li ệu trong ngân hàng k ết qu ả độ võng nào sai 1 n 2 nh ận được: Err(j )= y 0 − y j . N ếu yk là lệch v ới k ết qu ả độ võng nh ận được t ừ kết c ấu ∑()i i i n i=1 bên ngoài ( đo đạc t ừ th ực t ế) nh ỏ nh ất s ẽ cho kết qu ả độ võng nh ận được Err (k) =min {Err (j) } thì chúng ta thông tin v ề độ cứng c ủa k ết c ấu t ươ ng có th ể dự đoán d ầm đang xét có độ cứng EI thay ứng v ới b ộ kết qu ả độ võng đó. Bài báo này s ử đổi theo tr ường h ợp k. dụng tiêu chí trung bình bình phươ ng bé nh ất Kết qu ả số ở mục 3 s ẽ ch ứng minh cho s ự gi ữa k ết qu ả độ võng thu được t ừ kết c ấu bên đúng đắn c ủa ph ươ ng pháp xây d ựng hàm độ ngoài v ới k ết qu ả độ võng có được trong ngân võng và góc xoay c ủa d ầm có nhi ều độ cứng (EI) hàng độ võng (c ủa m ột s ố tr ường h ợp có các độ dưới tác d ụng c ủa t ải tr ọng t ĩnh và ph ươ ng pháp cứng (EI) xác định), sai s ố nh ỏ nh ất thu được s ẽ xác định độ cứng EI c ủa m ột tr ường h ợp d ầm b ất ch ỉ ra tr ường h ợp có độ cứng (EI) t ươ ng ứng. kỳ. 0 3. Ví d ụ phân tích đánh giá Gi ả sử yi là k ết qu ả độ võng c ủa tr ường h ợp thu được t ừ kết c ấu bên ngoài t ại v ị trí th ứ i c ủa 3.1 Phân tích tính toán y j một d ầm b ất k ỳ; i là k ết qu ả độ võng c ủa tr ường hợp th ứ j (EI thay đổi ở tr ường h ợp j) t ại v ị trí th ứ Ví d ụ tính toán đối v ới d ầm Euler-Bernoulli i c ủa d ầm. Khi đó sai số trung bình bình ph ươ ng gi ản đơ n v ới các s ố li ệu sau: Mô men Tỉ lệ Nh ịp L Di ện tích Tr ọng l ượng riêng Mô đun đàn Hệ số 2 quán tính 3 2 gi ảm (m) A (m ) 4 ρ (kg/m ) hồi E (kN/m ) Poisson υ (m ) ch ấn ξ 36 0.0623 0.0253 7850 210*10^6 0.3 0.5% Trong tr ường hợp này d ầm chia làm 16 đoạn m ỗi đoạn dài 2.25m, gi ả sử gi ảm độ cứng (h ư h ỏng) tại đoạn th ứ 6 và đoạn th ứ 11. Công th ức xác định m ức độ gi ảm độ cứng (hư h ỏng) được th ể hi ện nh ư: ()()EId = EI1 −αi , 0 ≤≤= α i 1, i 1,2, , n i i ( ) ( ) Trong đó: n là t ổng s ố các đoạn dầm, d ch ỉ số th ể hi ện h ư h ỏng, i th ể hi ện đoạn h ư h ỏng; trong ví d ụ này ch ọn i=6, 11 và αi =0.2. T ải tr ọng P=100kN tác d ụng t ại gi ữa nh ịp. Với k ết qu ả trên áp d ụng ph ươ ng pháp đề xu ất trên v ới các s ố li ệu nh ư minh h ọa hình 3. EI (EI) d EI x1=11.25 x2=13.5 x3=18 Hình 3 . Minh h ọa đoạn d ầm b ị hư h ỏng Đoạn d ầm th ứ nh ất độ cứng gi ữ nguyên (không h ỏng) dài 11.25m; x 1=11.25m; EI 1=EI. Đoạn d ầm th ứ hai gi ảm độ cứng (b ị hư h ỏng) dài 2.25m; x 2=13.5m; EI 2=0.8*EI. Đoạn d ầm th ứ ba độ cứng gi ữ nguyên (không h ỏng) dài 4.5m; x 3=L/2=18m; EI 3=EI. áp d ụng công th ức (10) ta nh ận được k ết qu ả nh ư sau: 2 P P   PL. 2  C(1)x 2 x 2  0.00159 1 =∑j − j  +−=  − j=1 4EIj+1 4 EI j   16 EI 3  P P PL. 2  C(2)=x 2 − x 2 +−  = −0.00 173 9 14EI 24 EI 2 16 EI 3 2 3  Tạp chí KHCN Xây d ựng – số 2/2016 29
5. KẾT C ẤU – CÔNG NGH Ệ XÂY D ỰNG P. L 2  C(3) = −  = −0.001525 1 16EI  3  áp d ụng công th ức (11) nh ận được k ết qu ả nh ư sau: C(1) = 0 2 P P C(2)=x 3 − x 3 = 0.0011166 26EI 1 6 EI 1 2 1 3   (3)P 3 P 3 C2=∑ xj− 1 − x j − 1  +=0 −0.0008 13 6EI6 EI  j=2 j j −1  thay vào công th ức trên có ph ươ ng trình độ võng đoạn d ầm 1 là: (1)P 3 (1) (1) −06 3 v()x = x ++=CxC1 2 1.56848*10 x +−( 0.00159)x + 0 , 0x1 ≤≤ 1.2 5 (12) 12 EI1 ph ươ ng trình độ võng đoạn d ầm 2 là: (2)P 3 (2) (2) −06 3 v() x= x + C1 x+ C2 =1.96 06*10x + ( − 0.001739)x + 0.001116 6, 11.25≤ x≤ 13. 5 (13) 12EI 2 ph ươ ng trình độ võng đoạn d ầm 3 là (3)P 3 (3) (3) −06 3 v() x= x +C1 x + C 2 =1.56848*10x + ( − 0. 00152 5)x − 0.000813 , 13 .5x≤ ≤18 (14) 12 EI3 Xét s ự quan tâm đến chuy ển v ị tại gi ữa nh ịp gần gi ữa nh ịp thì độ võng t ại gi ữa nh ịp càng (x=L/2) khi đó quan tâm đến công th ức v(3) ( x ) , lớn, ph ạm vi h ư h ỏng càng dài thì độ võng t ại (3) (3) giá tr ị tăng v ề độ lớn khi C1, C 2 tăng v ề độ gi ữa nh ịp c ũng càng l ớn. lớn, t ừ công th ức (10) và (11) ở trên có th ể 3.2 So sánh v ới vi ệc tính toán b ằng ph ươ ng th ấy bên c ạnh s ự ph ụ thu ộc vào độ lớn t ải pháp PTHH tr ọng, độ cứng (EI) thì độ võng còn ph ụ thu ộc vào v ị trí h ư h ỏng và ph ạm vi h ư h ỏng. Công Kết qu ả tính toán độ võng ( đơ n v ị m) v ới các v ị th ức trên c ũng cho th ấy ph ần t ử hư h ỏng càng trí tiêu bi ểu x 1=9m; x 2=13.5m; x 3=18m. Tr ường h ợp/V ị trí x1=9m x2=13.5m x3=18m Công th ức đề xu ất -0.01383 -0.01841 -0.02006 Ph ươ ng pháp PTHH -0.01401 -0.01870 -0.02044 Sai s ố -1.3% -1.5% -1.8% Qua so sánh ba v ị trí ở trên cho th ấy công lượng quy đổi v ề gi ữa nh ịp; v(L/2) chuy ển v ị tại th ức đề xu ất bên c ạnh s ự rõ ràng trong phân tích gi ữa nh ịp do l ực b ằng đơ n v ị gây ra. còn có độ tin c ậy cao. K ết qu ả mặc dù ch ỉ dừng 3.3 Xác định độ c ứng (EI) c ủa m ột tr ường h ợp lại phân tích t ĩnh nh ưng c ũng có th ể sử dụng dầm b ất k ỳ chuy ển v ị tĩnh t ại gi ữa nh ịp để xác định t ần s ố dao động c ủa d ạng dao động u ốn th ứ nh ất c ủa Ví d ụ tính toán đối v ới d ầm Euler-Bernoulli gi ản đơ n v ới các s ố li ệu sau: dầm b ị hư h ỏng ω =1/mL/2 .( ν L /2) ; mL/2 kh ối Mô men Nh ịp L Di ện tích A Tr ọng l ượng riêng Mô đun đàn Hệ số Tỉ lệ gi ảm 2 quán tính 3 (m) (m ) 4 ρ (kg/m ) hồi E (kN/m2) Poisson υ ch ấn ξ (m ) 36 0.0623 0.0253 7850 210*10^6 0.3 0.5% Trong tr ường h ợp này d ầm chia làm 16 đoạn gi ữa nh ịp. Để cho g ần v ới th ực t ế, k ết qu ả tính (17 nút) m ỗi đoạn dài 2.25m, gi ả sử độ cứng (EI) toán độ võng đư a vào s ẽ được tính b ằng ph ươ ng tại đoạn th ứ 7 và đoạn th ứ 10 b ằng 0.7EI c ủa các pháp PTHH (do không có k ết qu ả th ực nghi ệm) đoạn d ầm còn l ại; T ải tr ọng P=100kN tác d ụng t ại 30 Tạp chí KHCN Xây d ựng – số 2/2016
6. KẾT C ẤU – CÔNG NGH Ệ XÂY D ỰNG và k ết qu ả đư a vào tìm sai s ố nh ỏ nh ất s ẽ được Kết qu ả tính toán độ võng b ằng ph ươ ng pháp lấy t ừ công th ức đề xu ất. PTHH: Vị trí Nút 1 Nút 2 Nút 3 Nút 4 Nút 5 Nút 6 Nút 7 Nút 8 Nút 9 độ võng - - - - - - - - 0 (m) 0.00394 0.00777 0.01138 0.01464 0.01746 0.01971 0.02116 0.02164 Gi ả thi ết ngân hàng d ữ li ệu ch ỉ xét hai đoạn d ầm đối x ứng có EI khác so v ới các đoạn d ầm còn l ại, khi đó có các k ịch b ản nh ư b ảng sau: Bảng 1 . Các k ịch b ản độ cứng c ủa d ầm (xét cho n ửa d ầm) Vị trí Đoạn Đoạn Đoạn Đoạn Đoạn Đoạn Đoạn Đoạn Độ cứng dầm 1 dầm 2 dầm 3 dầm 4 dầm 5 dầm 6 dầm 7 dầm 8 EI 1 0.5EI 2 3 4 5 6 7 8 9 0.6EI 10 11 12 13 14 15 16 17 0.7EI 18 19 20 21 22 23 24 25 0.8EI 26 27 28 29 30 31 32 33 0.9EI 34 35 36 37 38 39 40 41 2.3 thì s ẽ có 41 sai s ố bình ph ươ ng ứng v ới 41 k ịch b ản trong b ảng 1. Bảng 2 . Các sai s ố trung bình bình ph ươ ng ứng v ới các k ịch b ản độ cứng ở bảng 1 Vị trí Đoạn Đoạn Đoạn Đoạn Đoạn Đoạn Đoạn Đoạn Độ cứng dầm 1 dầm 2 dầm 3 dầm 4 dầm 5 dầm 6 dầm 7 dầm 8 EI 1.460707 0.5EI 1.428865 1.242711 0.892508 0.442234 0.420374 1.049529 1.773597 2.484852 0.6EI 1.439461 1.314591 1.075737 0.741651 0.348831 0.248335 0.696039 1.171109 0.7EI 1.447040 1.366448 1.211151 0.990831 0.717945 0.407685 0.079970 0.238196 0.8EI 1.452731 1.405588 1.314391 1.184543 1.023524 0.841408 0.652620 0.477313 0.9EI 1.457161 1.436166 1.395455 1.337438 1.265642 1.184870 1.101492 1.023046 Ghi chú: Giá tr ị trong b ảng 2 ch ưa nhân thêm 10 -3. Từ kết qu ả ở bảng 2 có th ể nh ận th ấy giá tr ị ron nhân t ạo để gi ải quy ết kh ối l ượng l ớn công nh ỏ nh ất r ơi vào k ịch b ản 24, tr ường h ợp đoạn vi ệc. dầm 7 và 10 có độ cứng là 0.7EI, k ết qu ả này 4. K ết lu ận đúng v ới gi ả thi ết xây d ựng trong mô hình PTHH của bài toán đư a vào. T ươ ng t ự với cách làm Thông qua bi ến đổi gi ải tích c ủa m ột tr ường trên, nhóm tác gi ả cũng kh ảo sát v ới tr ường h ợp hợp c ụ th ể bài báo đã ch ỉ ra được các tham s ố hư h ỏng (gi ảm độ cứng) t ại ph ần t ử 6 v ới ph ần t ử thêm vào công th ức độ võng khi d ầm có nhi ều độ 11 và ph ần t ử 8 v ới ph ần t ử 9 c ũng thu được k ết cứng (EI) khác nhau ch ịu t ải tr ọng t ĩnh. Qua đó qu ả chính xác nh ư trên. cho th ấy có th ể sử dụng kết qu ả độ võng để đánh giá các ph ạm vi h ư h ỏng trong d ầm gi ản đơ n n ếu Trên đây là m ột ví d ụ đơ n gi ản góp phần th ấy có ngân hàng d ữ li ệu đủ lớn. rõ h ơn s ự cần thi ết c ủa vi ệc thi ết l ập ph ươ ng trình độ võng c ủa d ầm ứng v ới các tr ường h ợp Với vi ệc gi ải bài toán d ầm có độ cứng thay đổi độ cứng khác nhau. Ví d ụ trên m ới ch ỉ làm cho bất k ỳ (v ị trí và ph ạm vi thay đổi) bài báo góp ph ần cho vi ệc phân tích chính xác h ơn ph ản ứng 41 tr ường h ợp, n ếu v ới s ố lượng l ớn h ơn (g ần của k ết c ấu ngoài th ực t ế dưới tác d ụng c ủa t ải với th ực t ế hơn) thì c ần có h ỗ tr ợ của m ạng n ơ tr ọng t ĩnh. Bài báo thông qua bi ến đổi gi ải tích Tạp chí KHCN Xây d ựng – số 2/2016 31
7. KẾT C ẤU – CÔNG NGH Ệ XÂY D ỰNG nên d ễ dàng nhìn rõ xu h ướng t ăng gi ảm trong [4] W.T. Yeung, J.W. Smith. (2005). “Damage de- kết qu ả cũng nh ư các tham s ố ảnh h ưởng chính tection in bridges using neural networks for pat- đến k ết qu ả. tern recognition of vibration signatures”, Engi- Kết qu ả phân tích b ước đầu ph ục v ụ xây d ựng neering Structures 27, pp685–698. ngân hàng d ữ li ệu v ề chuy ển v ị th ực t ế của d ầm [5] M. Mehrjoo, N. Khaji, H. Moharrami, A. Bahreini- ph ục v ụ cho vi ệc chuẩn đoán k ết c ấu, xác định độ nejad. (2008). “Damage detection of truss bridge cứng th ực t ế của t ừng đoạn k ết c ấu thông qua joints using Artificial Neural Networks”, Expert các ph ươ ng pháp hi ện đại, đặc bi ệt là ph ươ ng Systems with Applications 35, pp1122–1131. pháp m ạng n ơ ron nhân t ạo. Bên c ạnh đó v ới k ết [6] Jiangpeng Shu, Ziye Zhang, Ignacio Gonzalez, qu ả này b ước đầu h ướng t ới vi ệc s ử dụng hi ệu Raid Karoumi. (2013). “The application of a qu ả hơn nh ững k ết qu ả ki ểm định, th ử tải t ĩnh. damage detection method using Artificial Neural TÀI LI ỆU THAM KH ẢO Network and train-induced vibrations on a simpli- fied railway bridge model”, Engineering Struc- [1] Tr ường Đại h ọc Giao thông v ận t ải (2004), “Báo tures 52, pp408–421. cáo th ử tải c ầu Ki ền”. [7] Jiangpeng Shu, Ziye Zhang. (2012). “Damage [2] Tr ường Đại h ọc Giao thông v ận t ải (2005), “Báo detection on railway bridges using Artificial cáo th ử tải c ầu Bính”. Neural Network and train ‐induced vibration”, [3] Hoàng Hà, Nguy ễn H ữu H ưng, Nguy ễn Đức Master of Science Thesis, Royal Institute of Vươ ng, Nguy ễn th ị Cẩm Nhung (2006), “Một s ố Technology (KTH), Stockholm, Sweden. vấn đề mới v ề phân tích k ết c ấu c ầu dây v ăng [8] S. T. Mau. (2012). “Introduction to Structural hi ện đại qua công vi ệc th ử tải c ầu Bãi Cháy”, Analysis”, Taylor & Francis Group, LLC. Tạp chí Giao thông v ận t ải, s ố tháng 11. Ngày nh ận bài:12/5/2016. Ngày nh ận bài s ửa l ần cu ối:29/6/2016. 32 Tạp chí KHCN Xây d ựng – số 2/2016