Đang tải... (xem toàn văn)
lý thuyết kỹ thuật rung trong xây dựng
NGUYÊN ĐÌNH CHIỀU NGUYÊN TRỌNG NGUYÊN ANH TUẤN _ CƠ SỞ LÝ THUYẾT ) THUAT RUNG _TR0NG XÂY DỰNG LT/ NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT NGUYÊN ĐÌNH CHIỀU (Chủ biên) NGUYEN TRONG - NGUYEN ANH TUẤN CO SỞ LY THUYET KY THUAT RUNG TRONG XAY DUNG I NHÀ XUẤT BAN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2004 LỜI NÓI ĐẦU thiết Kỹ thuật rung đưa vào dụng cụ đo đạc: yếu thực biện kích rung bị thí nghiệm: máy, chủ đưa kỹ gây lực kích động có mục dich Dan dan, người ta nghệ sản thuật rung vào máy št bị thực công xuất, xây dựng, khử rung giảm rung, điểu khiển rung đặc Kỹ thuật rung trước hết dựa sở lý thuyết dao động, biệt đao động hệ phi tuyến Trong ly thu: t, kỹ thuật rung thuyết sử dụng thành tựu tốn học học giải tích, lý vực khoa ẩn định chuyển động, lý thuyết tự điều khiển lĩnh với động lực học khác Lý thuyết kỹ thuật rung liên quan chặt chế siêu âm, học máy cơng trình, kỹ thuật điện, vơ tuyến điện, địa chấn thể liệt kê Các lĩnh vực áp dụng kỹ thuật rung ngày tăng Có số lĩnh vực quan trọng, là: « Tạo hình sản phẩm khung rung « Làm chặt hỗn hợp bêtơng cốt thép bàn rung hay bêtông cơng trình thủ) nơng, Xâv máy dựng nhà móng trụ cầu máy rung mặt rung sâu « mặt đường Làm chặt đất đường, làm chặt lớp áo nhờ bêtông átphan, lớp phủ mặt đường bêtông ximăng thiết bị rung khác + chất Sử dụng búa rung búa va rung khoan thăm dị địa « dạng hệ sé ma Phan loai vật liệu theo kích thước mật độ, hình sát thiết bị rung (ưới sàng rung) |+ CƠ SỞ LÝ THUYẾT KỸ THUẬT RUNG TRONG XÂY DUNG Kỹ thuật rung công nghệ rung lĩnh vực mẻ Do cịn nhiều vấn để tổn cä lý thuyết thực tế chưa cần phải làm sáng tỏ Để giải đảm bảo tiến tiến hành nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm phạm rộng Hàng loạt vấn để tốn tác giả ngồi nước quan tâm là: © Nhóm q thứ nhất: vấn để liên quan đến việc nghiên cứu trình phát dao động học, chẳng hạn: nghiên cứu máy kích động biến đổi lượng nguồn vào nang lượng học, máy phát dao động học ngẫu nhiên Nhóm: ©— thứ hai: vấn đề dẫn tới giải toán động lực học máy rung va rung: nghiên cứu trình chuyên tạo phương pháp giảm công suất yêu cầu giảm trọng lượng kết cấu dẫn động, giảm dao dong mạnh chuyển qua cộng hưởng: nghiên cứu tượng động lực hệ có nhiều bậc tự cộng hưởng gần cộng hưởng: nghiên cứu động lực hệ có Lác dụng nhiều lực điều hồ hệ với phân bố hệ phức tạp: giải tốn có làm việc đồng thời hai hay số máy kích rung thơng số © Nhóm thứ ba: vấn để nghiên cứu tính chất mơi trường khác nhau, có tác động may rung làm việc: ghiên cứu động lực mơi trường có dạng hạt thơ hạt mịn áp dụng giải toán máy rung để phân loại vật liệu máy dịch chuyên rung máy làm chật nhờ rung; Nghiên cứu động lực hỗn hợp bêtông áp dụng vào làm toán địch chuyên rung vận chuyển rung, làm chặt phẳng rụng, tạo hình sản pham : - Nghiên cứu động lực biến dạng dẻo thép đưới vụng và rụng hạ tiết phương tác dụng pháp đóng, LỚI NĨI ĐẤU rèn đập dáL vật liệu: nghiên cứu động lực béténg ấtphan áp dụng làm chặt rung động: — Nghiên cứu tính chất hóa lý lý đo ảnh hưởng rung môi trường có chất lỏng ©— Nhóm thứ tt: vấn để nghiên cứu tương tác phận làm việc máy rung và rung với môi trường ý đặc biệt đến tương tác lực: giải toán phân bố lực áp lực tác dụng lên máy công tác từ môi trưởng: nghiên cứu thay đổi tác dựng tương hỗ ảnh hưởng máy công tắc À môi trường Nhóm « thứ năm: lượng máy để liên quan vấn rung chu lượng hệ phụ kỳ thuộc đến nghiên lượng đặc vào tình trạng cứu trưng hao máy rung tính chất nguồn lượng » Nhom thứ sáu: vấn để tìm kiếm tạo phương pháp làm sáng tỏ phương pháp: hệ rung tự điều khiến nác hệ tự điểu chỉnh rung tự kiểm tra chất lượng phương tiện ky thuật rung phương pháp liên quan tới việc sử dụng thiết bị rụng (máy rung va bia rung) dé Các phương pháp rung xây dựng hạ chìm vào đất hay kéo từ môi trường đất kết cấu khác (cọc, ống cữ ): để khoan thăm đò: để làm chặt đất hỗn hợp bêtông phá hoại cấu trúc đất Tên sở kinh nghiệm ý tưởng hạ chìm kết cấu vào đất thiết bị rung tác giá đưa vào kỷ XX phải chờ đến năm áp dụng rộng rãi Các kết nghiên nứa k ý qua nhà nghiên cứu viêng lẻ tần mạn nước ta ịn trình bà tạp chí, đồng thời khơng năm 34 - 40 50 cua thé ky XX mdi cứu áp dụng nước tài liệu hay thường xuyên công bố cách hệ thống Vì mục đích sách nhằm trình bày CƠ SỞ LÝ THUYẾT KỸ THUAT RUNG TRONG XÂY DỰNG học liên quan trực mot sé van dé ed lý thuyết đao động vài toán tiếp đến áp dụng kỹ thuật rung nói chung tác giả kết nghiên cứu đặc biệt ý đến ngồi nước vào năm gần đây, trong Xây dựng mê hình tốn áp dụng kỹ thuật rung sinh viên Các tác giả hy vọng sách có tác dụng năm cuối ngành máy cơng trình; kỹ sư cán kỹ thuật trực tiếp làm công tác sản xuất thiết kế thi cơng cơng làm tài liệu trình nhà, thủy lợi, giao thông: đồng thời cứu sinh mà tham khảo cho học viên cao học, nghiên cơng trình cơng việc có liên quan đến động lực học máy in lần đầu nên tránh dựng Chúng mong đóng góp xây khiếm khu lần xuất độc giả để sách ngày hoàn chỉnh Cuốn sách ÁC TÁC GIÁ Chương DAO DONG CUONG BUC CUA HE TUYEN TINH CO MOT VA HAI BAC TU DO NH §1.1 PHUONG PHAP THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌ G VI PHÂN CHUYỂN BONG CUA HE DAO ĐỘN 1.1.4 CÁC PHƯƠNG CHUYEN DONG Lựa chọn THIẾT PHÁP phương thiết pháp PHƯƠNG LẬP lập phương trình TRÌNH VI vi phân PHAN chuyển phụ thuộc vào mơ hình động dao động hệ có nhiều bậc tự cách sau: học hệ, Người ta thường sử dụng ba IÍ 4.1.1,a Dùng phương trình Lagrăng loại tự do; xác định Hơlơnơm có chất điểm s bậc 2, se s), phương trình Lagrang tọa độ suy rộng độc lap gq) @ = 1, Hệ loại I1 có dạng: d[£r)\ ot dt aq} any eq, 1.1.1.b Sử dụng nguyên lý Đalămbe lực hoạt động tác dụng "Theo nguyên lý này, thời điểm lên hệ phản Ta có: lực liên kết cân với lực quán tính CƠ SỞ LÝ THUYẾT KỸ THUẬT RUNG TRONG XÂY DỰNG SEN, | RY rt Som So FF y+ ym, k 0: y+ Smee k dé: Fy!" = -m, W, _ (1.2) )=0 & 1.1.1.c Ap dung phương pháp lực địch chuyển Lheo hướng¿ đo lực đơn vị Lác dụng theo hướng k Các gây gọi dịch chuyển đơn vị ký hiệu ä„ Các ỗ¿ cịn gọi hệ số ảnh hưởng (hình 1.1) Đối với hệ đàn hồi theo hướng È chịu tác đụng lực P, địch chuyển gây theo hướng ¡ tỷ lệ với lực nghĩa y, = P,3,, Do dé đưới tác dụng đồng thời lực (PP, viên P.) dich chuyển toàn phần xác định theo hệ thức: (1.3) v =3 Pu k | tT Hình 1.1 Cơng thức (1.3) sở để thiết lập phương trình vi phân chuyển động dao động hệ Các hệ số Š„ xác định theo công thức Mohr phép nhân biểu đồ Vêyêsaghin Theo định lý Mac-xoen ta c6 8, =5,;1.1.2 PHƯƠNG TRÌNH VI PHAN DAO BONG CUA HE n CHAT DIEM CO s BAC TY DO Bay gid ta ap dung (1.1) để viết phương trình ví phân dao động cho hệ n chất điểm có ø bậc tự do, chịu tác dụng lực có thế, lực cần (nhớU phụ thuộc bậc vào vận tốc lực kích động Chương ¡ DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC CỦA HỆ TUYẾN TÍNH CĨ MỘT VÀ HAI BẬC TỰ DO hàm thời gian ý Ta có lực suy rộng lực biểu thị: i x ôn ge 0G; S3; QP? saw Xét dao động nhỏ thì: T2313 Ÿ quái, : “ưa an —X =3 (1.4) “ii Tent Ð bụớ¡4 2m fol Các hệ số a, =ứ„: bụ =b„: điều kiện CwbBecTp Thay cụ =c„ số thỏa mãn (1.4) vào (1.1) ta nhận trình vi phân dao động hệ: 5) du, + bya; ma im phương + cụa, =Q,(9,(= 1,3, 8) (1.5) i Có thể viết (1.5) dạng: fay, a, mai đại Ay Oy, || dy By Bye bie [ah |] + Bay Bay Bay | | Qe ị [9 | Car Car Con |] mn Bye :/:ƠƠƯỢỨŒ Ð | — Q, | (1.ỗa) §1.2 DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC CỦA HỆ TUYẾN TÍNH CĨ MỘT BẬC TỰ DO Dao động cưỡng xảy hệ có tác dụng kích động ngồi Các kích động tuần hoàn hay va chạm CƠ SỞ LÝ THUYẾT KỸ THUẬT RUNG TRONG XÂY DỰNG 10 Phương trình Ioagrăng TI trường hợp có dang: afer) dt\eg,; oT sị ơn aq @ ms Với dao động nho: T = ar Tp ên eg? cẹP b= 5b ` * thay vào phương trình trên, La được: Dat Q(t) = - @? a (1.6) G+ 2ng+k’q=Qt) đó: 2n = a Phương trình ÁP, a (1.6) phương trình vị phần dao động cưỡng hệ tuyến tính bậc tự Trường hợp n < #, nghiệm quất là: g = Ae đó: sin(hi+B,) tq tổng (1.7) kỷ = kh” THỂ: A.D- xác định từ diều kiện ban dầu: q - nghiệm riêng phương trình (1.6) Nghiệm riêng q tìm đưới dang: q=e "Z0 (1.8) Thay (1.8) vào (1.6) ta nhận phương trình hàm Z0): +R‡Z =Q0)e" (1.9) Nghiệm (1.9) tìm phương pháp biến thiên số Lagrang: f Z0)=ny, fer" Qc)sin ke de ; (1.10) Nhu vay nghiém riéng q (1.6) xác định biểu thức: q= ; Jem Qc sin byt de a Gay ... đích sách nhằm trình bày CƠ SỞ LÝ THUYẾT KỸ THUAT RUNG TRONG XÂY DỰNG học liên quan trực mot sé van dé ed lý thuyết đao động vài toán tiếp đến áp dụng kỹ thuật rung nói chung tác giả kết nghiên... thuật rung trước hết dựa sở lý thuyết dao động, biệt đao động hệ phi tuyến Trong ly thu: t, kỹ thuật rung thuyết sử dụng thành tựu toán học học giải tích, lý vực khoa ẩn định chuyển động, lý thuyết. .. KỸ THUẬT RUNG TRONG XÂY DUNG Kỹ thuật rung công nghệ rung lĩnh vực mẻ Do nhiều vấn để tổn cä lý thuyết thực tế chưa cần phải làm sáng tỏ Để giải đảm bảo tiến tiến hành nghiên cứu lý thuyết thực