Đây là đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ GTVT năm 2020 của nhóm tác giả: TS Nguyễn Văn Đăng, TS Lê Nguyên Khương - Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải; TS Trần Lê Hưng, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội. Đề tài tập trung nghiên cứu xây dựng các mô hình lý thuyết, thực nghiệm và phương pháp số nhằm phân tích động lực học đường sắt tốc độ cao theo tiêu chuẩn Eurocodes của châu Âu. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã phát triển thành công ứng dụng KD-Railway cho phép tính toán nhanh và chính xác các hiệu ứng động của cầu đường sắt chịu tác động của các mô hình tải trọng di chuyển theo phương pháp phần tử hữu hạn.
Hình 1: Giao diện khởi tạo của phần mềm KD-Railway
Trong tính toán, thiết kế cầu đường sắt cao tốc, việc phân tích dao động của kết cấu dưới tác dụng của đoàn tải trọng tiêu chuẩn đóng vai trò quan trọng nhằm đánh giá mức độ an toàn về khả năng chịu lực và sự thoải mái của hành khách trong quá trình tàu di chuyển qua cầu. Tính chính xác của kết quả phân tích phụ thuộc vào các tham số đầu vào, trong đó đặc biệt quan trọng phải kể tới các hàm tải trọng di động, hệ số cản nhớt và phương pháp phân tích.
Đề tài tập trung nghiên cứu xây dựng mô hình lý thuyết phân tích tương tác giữa đoàn tàu di chuyển trên cầu và đường sắt tốc độ cao để xác định các ảnh hưởng của tải trọng đoàn tàu đến phản ứng động lực học của công trình cầu đường sắt tốc độ cao. Các mô hình và phương pháp tính toán lý thuyết được kiểm chứng độ chính xác qua việc so sánh với kết quả nghiên cứu trên các tạp chí khoa học uy tín hoặc qua các kết quả đo thực tế.
Dựa trên lý thuyết phần tử hữu hạn, nhóm nghiên cứu đã phát triển thành công phần mềm KD-Railway cho phép phân tích động học cho kết cấu nhịp cầu dầm giản đơn đường sắt tốc độ cao, giúp người dùng tiết kiệm thời gian thiết kế, kiểm tra và khai thác kết quả tính toán so với với các phần mềm thương mại như Midas, Sap2000,... KD-Railway được lập trình bằng ngôn ngữ Cast3M – ngôn ngữ mã nguồn mở chuyên dụng cho mô phỏng kết cấu và các hiện tượng vật lý do Viện nghiên cứu năng lượng nguyên tử CEA của Pháp phát triển. Giao diện của phần mềm được xây dựng bằng ngôn ngữ C# trên Visual Studio. Hướng dẫn chi tiết về phần mềm được tìm thấy trong video: https://youtu.be/CTRac2MqlYc
Hình 2: Giao diện chính của phần mềm KD-Railway