Page 55 - Tạp chí Giao thông Vận Tải - Số Tết Dương Lịch
P. 55

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ      Tập 64
                                     6
                                  Tập
                                     4
                                  Số 12/2024 (748)
          Nghiên cứu xây dựng mô hình

          dự báo độ võng dầm bê tông cốt thép

          dưới tác động của từ biến dựa trên mô hình học máy



          n TS. THÁI MINH QUÂN ; PGS. TS. HỒ XUÂN NAM
                               (*)
                Trường Đại học Giao thông vận tải
          n ThS. PHAN CHÍ CƯỜNG
                Ban Quản lý dự án Đầu tư xây dựng các công trình giao thông tỉnh Vĩnh Long
                Email:  minhquan.thai@utc.edu.vn
                  (*)
                                                               thác. Theo thời gian, ảnh hưởng này có thể là rất lớn và rất
              TÓM TẮT: Bài báo trình bày phương pháp học máy   phức tạp làm tăng độ võng của kết cấu dẫn đến xuất hiện
              để dự báo độ võng dài hạn do từ biến của dầm bê   trên kết cấu những vết nứt hoặc độ võng vượt quá giá trị
              tông cốt thép (BTCT). Bộ dữ liệu dùng trong nghiên   cho phép theo quy định trong các tiêu chuẩn thiết kế hiện
              cứu này bao gồm dữ liệu thực tế đo đạc được về thí   hành. Nhiều tài liệu nghiên cứu cho thấy độ võng dài hạn
              nghiệm từ biến của bê tông và dữ liệu về độ võng   có thể lớn hơn hai đến ba lần độ võng tức thời [2, 3].
              dài hạn của dầm cầu BTCT. Phương pháp học máy       Đối với công tác thiết kế, biến dạng dài hạn do từ biến
              với mô hình Xgboost được áp dụng để xử lý số liệu   luôn được xem xét đồng thời với các biến dạng do tải trọng
              và dự báo độ võng với độ chính xác cao.          khác gây ra. Tiêu chuẩn Eurocode 2 có tính đến biến dạng
              TỪ  KHÓA:  Phương  pháp  học  máy,  mô  hình     do từ biến và co ngót trong ảnh hưởng của chúng đến
              Xgboost, độ võng, dầm bê tông cốt thép, từ biến,   trạng thái giới hạn sử dụng. Tiêu chuẩn ACI [1] của Mỹ cũng
              Ban Quản lý dự án Đầu tư xây dựng các công trình   hướng dẫn cách tính biến dạng do từ biến và co ngót trong
              giao thông tỉnh Vĩnh Long.                       kết cấu bê tông.
                                                                  Nhiều nghiên cứu trên thế giới về độ võng dài hạn của
              ABSTRACT:  This  paper  presents  a  machine-    kết cấu dầm BTCT đã được đề cập đến bằng các phương
              learning  method  to  predict  long-term  deflection   pháp phân tích lý thuyết hoặc mô phỏng số. Bazant và cộng
              due  to  creep  of  reinforced  concrete  beams.   sự [2, 3] đã nghiên cứu và phân tích các nguyên nhân gây
              The  dataset  used  in  this  study  includes  data  on   ra độ võng dài hạn của dầm hộp bê tông dự ứng lực thông
              concrete  creep  tests  and  data  on  the  long-term   qua phân tích số và kết quả cho thấy các mô hình dự đoán
              deflection  of  reinforced  concrete  bridge  girders.   thường dùng về từ biến sẽ có phạm vi sai số lên tới 20%
              The  machine  learning  method  with  the  xgboost   so với các mô hình phân tích ba chiều. Các kết quả nghiên
              model is applied to process the data and accurately   cứu của các tác giả Gilber et al. [4, 5] cũng cùng nhận định
              predict deflection.
                                                               trên cho thấy các mô hình tính toán trước đây khá đơn giản,
              KEYWORDS:  Machine  learning,  Xgboost  model,   không phản án được hết sự phức tạp của hiện tượng từ biến
              deflection, Reinforced-concrete beam, creep.     gây ra độ võng dài hạn. Các nghiên cứu gần đây [6-7] cho
                                                               thấy rằng từ biến của bê tông là hiện tượng phức tạp do
                                                               chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố, trước hết là ảnh hưởng
             1. ĐẶT VẤN ĐỀ                                     của thành phần cấu tạo, cấu trúc vi mô của hồ xi măng, sự
             Kết cấu BTCT đang được sử dụng rộng rãi trong các   phát triển cấu trúc theo thời gian do quá trình hydrat hóa
          công trình xây dựng cơ bản, đặc biệt là trong xây dựng   của xi măng trong bê tông, tỷ lệ nước/xi măng, tuổi của
          công trình giao thông như cầu, hầm. Kiểm soát độ võng   bê tông khi gia tải, cũng như các yếu tố tác động của môi
          dài hạn của kết cấu này là rất quan trọng trong thiết kế để   trường như nhiệt độ, độ ẩm, các vết nứt trong bê tông.
          đảm bảo sự bền vững của công trình. Độ võng dài hạn bao   Do đó, các mô hình xác định độ võng dài hạn của dầm
          gồm độ võng tức thời và độ võng phụ thuộc thời gian [1].   BTCT có xét đến từ biến của bê tông thường xây dựng phức
          Độ võng tức thời liên quan đến các tính chất cơ học của bê   tạp, phụ thuộc vào nhiều tham số đầu vào, cũng như ảnh
          tông và cốt thép, trong khi độ võng phụ thuộc thời gian liên   hưởng theo thời gian của các tính chất cơ học của bê tông
          quan đến các thông số như hiệu ứng tải, tuổi làm việc của   được xác định từ thí nghiệm từ biến hoặc các mô hình dự
          bê tông,  từ biến, co ngót của bê tông... Một trong các yếu   báo. Gần đây, các phương pháp học máy được áp dụng
          tố ảnh hưởng lớn đến độ võng dài hạn của kết cấu BTCT là   trong lĩnh vực xây dựng, giao thông cho phép xây dựng
          từ biến của bê tông, đây là hiện tượng biến dạng tăng dần   các mô hình đơn giản hơn, có độ chính xác cao hơn để xác
          theo thời gian dưới tác dụng của tải trọng thường xuyên,   định các ứng xử của vật liệu cũng như kết cấu BTCT. Tác giả
          có ảnh hưởng rất lớn đến sự phân bố lại ứng suất trên các   Nguyen và cộng sự [8] sử dụng thuật toán hồi quy (LSSVR)
          tiết diện, ảnh hưởng đến độ võng trong các quá trình khai   để dự báo độ võng dài hạn cho dầm bê tông. Nhóm tác giả

          54
   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60