NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MIDAS-CIVIL TÍNH TỐN KẾT CẤU CẦU DÂY VÕNG ỨNG DỤNG CHO CẦU NGUYỄN VĂN TRỖI _ TRẦN THỊ LÝ APLYING THE MIDAS-CIVIL SOFTWARE TO DESIGN THE STRUCTURES OF SUSPENSION BRIDGE APLYING FOR NGUYỄN VAN TROI _ TRAN THỊ LY BRIDGE TÓM TẮT: Kết cấu cầu treo dây võng thường có biến dạng lớn nên tính tốn cầu treo dây võng có sai số Cùng với phát triển khoa học phần mềm như: Sap ,Midas-civil ,RM cơng cụ giúp tính tốn nhanh hơn,kết xác Trong đề tài em chọn Midas-civil làm cơng cụ đề tài tập trung nghiên cứu khai thác ứng dụng tính phân tích cầu phần mềm, áp dụng kết nghiên cứu tính tốn thiết kế phương án cầu dây võng SUMARY: Suspension bridge structure often has large deformation So calculating Suspension bridge has odds With development of sience ,the softwares: Sap ,Midas-civil,RM …will be tools help our fast calculate,result exactaly In this topic,I select Midas-civil make major tool So , This topic studies, develops and applies the features of bridge analysis of this software, puts the result of the reaseach into practice to calculate and design the suspension bridges I- Đặt vấn đề: Cầu dây võng loại cầu phận chịu lực dây cáp tận dụng hết thành tựu khoa học làm việc vật liệu Chính có ưu điểm nên cầu treo vượt độ lớn mà loại kết cấu khác khơng làm ví dụ cầu Akashi Kaikyo nhật vượt nhịp 1991 m Đặc điểm bật cầu có dầm ngang dầm cứng liên tục để tạo độ cứng cần thiết cầu tạo phân bố tải trọng qua tháp treo cáp hạn chế đáng kể biến dạng cáp MIDAS-Civil phần mềm có khả tính tốn kết cấu cầu mạnh du nhập vào Việt Nam vài năm gần đây, nhiên tài liệu hướng dẫn phần mềm hạn chế Đề tài nghiên cứu, khai thác tính phân tích thiết kế kết cấu cầu phần mềm MIDAS-Civil.Phân tích nội lực ,ứng suất ,biến dạng giai đoạn khai thác phân tích ứng suất ,biến dạng thi cơng theo mơ hình phân tích ngược Ứng dụng tính toán thiết kế cầu Nguyễn Văn Trỗi Trần Thị Lý.Đặc điểm bật cầu treo dây võng mơhình phân tích ngược Trong phần tính tốn ta phân tích cầu theo giai đoạn : Phân tích trạng thái hồn thiện Phân tích giai đoạn thi cơng II - Tổng quan phận kết cấu cầu số liệu đầu vào: Cầu thiết kế với nhịp sau 100 - 400 – 100m , mặt cắt ngang cầu dầm hộp BTCT f’c=50 Mpa , chiều cao hộp h =2m , mặt cắt ngang gồm xe chạy ,bề rộng là 3.5m lan người Cáp chủ có đường kính 0.6m ,khoảng cách hai cáp chủ 23.5m Cáp treo có đường kính 0.15m ,khoảng cách cáp treo 10m ,mũi tên võng nhịp cầu f=1/10l =400/10 =40m Cầu gồm phận sau: • Dầm: Kết cấu dọc để chịu phân bố tải trọng hoạt tải • Cáp chủ: Tổ hợp bó sợi cáp song song , phận chịu lực cầu nâng đỡ dầm hệ mặt cầu truyền tải trọng qua tháp cầu tới trụ móng Sự truyền tải từ dầm lên cáp thực thơng qua cáp treo • Tháp cầu : Kết cấu trung gian thẳng đứng chịu lực từ cáp truyền đến truyền tải trọng xuống đến móng • Khối neo : Khối bê tơng nặng để giữ neo cáp hoạt động phận chịu lực sau cùngcủa cầu III PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN: 1- Lý thuyết tính tốn: 1.1 Lý thuyết biến dạng nhỏ tuyến tính: Khơng xét đến ảnh hưởng thay đổi hình dạng cáp ⇒ Tính tốn đơn giản ,kém xác M(x) = M0(x) – Hp y(x) 1.2 Lý thuyết biến dạng lớn: Xét đến ảnh hưởng biến dạng cáp đến nội lực ⇒ Tính tốn phi tuyến M(x) = M0(x) –Hp y(x) – (Hw + Hp) η (x) 1.3 Giải pháp thực dụng: a Tính tốn giai đoạn khai thác: -Tải trọng khai thác nhỏ nhiều so với tỉnh tải -Độ cứng hình học thay đổi - Tính kết cấu theo sơ đồ biến dạng nhỏ, tuyến tính b Tính tốn giai đoạn thi công - Sơ đồ kết cấu thay đổi thường xuyên - Tải trọng thi cơng lớn - Tính kết cấu theo phương pháp biến dạng lớn , phi tuyến 2- Các bước mơ hình hố giai đoạn hồn thiện MIDAS-CIVIL: Các bước thực chương trình: - Mơ hình hóa kết cấu - Khai báo xe - Khai báo tải trọng theo 22TCN272-05: Xe Tadem+Lan, Xe Tai+ Lan - Khai báo lớp xe - Khai báo trường hợp tải trọng di động, gán tải trọng di động vào cho phù hợp - Khai báo truờng hợp tải trọng di động tổ hợp tải trọng có xét đến hệ số tải trọng, hệ số xung kích - Cụ thể bước mơ hình hóa kết cấu tổ hợp tải trọng sau: Mơ hình hóa kết cấu: - Tồn kết cấu cầu dây võng mơ hình vào chương trình gần kết cấu thật, mơ hình tốn mơ hình khơng gian - Dầm liên tục tiết diện hộp mơ tả chương trình phần tử Beam Mặt cắt ngang dẩm chủ khai báo chương trình với thơng số cụ thể sau: (Xem hình vẽ) - Trong cầu dây võng nội lực xuất dây võng chủ yếu lực kéo dây khai báo phần tử TENS-TRUSS, loại Cable Khai báo điều kiện biên: - Liên kết neo cáp chủ với đất mô tả ngàm cứng - Liên kết chân tháp với đất mô tả ngàm - Hai đầu dầm mô tả gối cố định di động - Để mô tả làm việc gối cầu vị trí dầm liên tục tựa lên dầm ngang tháp ,tại vị trí trụ tháp dầm chủ dược kê gối di đông liên kết RIGID LINK - Liên kết đầu neo dây võng với dầm cứng mô tả ràng buộc chuyển vị RIGID LINK thể chuyển vị đồng thời chúng theo phương - Tháp cầu có kết cấu dạng hộp rỗng làm việc chủ yếu chịu nén uốn nên khai báo phần tử Beam Kết mơ hình 3D sau: IV- Tính tốn cầu theo phương ngang: - Mơ hình hóa tồn hộp dầm theo sơ đồ khung cứng, xét cho 1m dài cầu - Mô tả tải trọng tổ hợp tải trọng + Tỉnh tải ta cho chương trình tự tính khai báo (z=-1) + Hoạt tải ta xếp trực tiếp phương ngang - Tính tốn cốt thép cho hộp dầm V- Kiểm tra nội lực cáp chủ cáp treo hai giai đoạn khai thác giai đoạn thi cơng theo mơ hình phân tích ngược Trình tự thi công : Thi công tháp cáp chủ trước sau lắp dầm dây treo theo đốt Phân tích ngược từ mơ hình hồn thiện phân tích trước ta phân tích mơ hinh ta bỏ nhóm kết cấu thi công sau : Để kiểm tra nội lực cuối dây ta phân làm hai giai đoạn Đảm bảo trạng thái cuối trang thái mong muốn Sơ đồ mơ hình phân tích ngược: • Giai đoạn hoàn thiện: Giai đoạn toàn tỉnh tải giai đoạn giai đoạn +tải trọng hoạt tải cáp treo cáp chủ chịu hết , ta đưa nội lực cáp treo cáp chủ • Giai đoạn thi cơng : Ta xem đốt dầm liên kết khớp tỉnh tải dầm dây không chịu nữa.và ta đưa nội cáp treo cáp chủ Nội lực cuối dây tổng nội lực hai giai đoạn Và kiểm tra sau: Nội lực cáp phải nhỏ lực căng cho phép N Trongcap ≤ [ N ] Đối với cáp chủ : N = [σ ] F cap chu Đối với cáp treo: N = [σ ] F cap treo Biểu đồ chuyển vị cáp giai đoạn vị trí giữa: Một số kết sau: - Biểu đồ bao mô men giai đoạn khai thác : - Biểu đồ bao lực cắt giai đoạn khai thác: Bảng kiểm tra nội lực cuối cáp chủ cáp treo : Trong cáp chủ: Nội lực Nội lực Tên bất lợi Nội lực giai giai đoạn khai đoạn cáp chủ CS1 CS2 CS3 CS4 (T) 16017 14940 13879 12830 Nội lực Kết cuối cho luận phép(T) thác 21511.71 37528.27 21511.71 36452.04 21511.71 35391.2 21511.71 34341.5 47194.2 47194.2 47194.2 47194.2 Đạt Đạt Đạt Đạt CS5 CS6 CS7 CS8 CS9 CS10 CS11 CS12 CS13 CS14 CS15 CS16 CS17 CS18 CS19 CS20 CS21 Trong cáp treo: 11797 10786 9802.7 8852.6 7940.9 7073.2 6254.7 5467.9 4730.6 4040.8 3413.9 2846.7 2348.2 1924.1 1580 1321.4 1212.6 21511.71 21511.71 21511.71 21511.71 21511.71 21511.71 21511.71 21511.71 21511.71 21511.71 21511.71 21511.71 21511.71 21511.71 21511.71 21511.71 21511.71 33308.48 32297.65 31314.4 30364.27 29452.65 28584.91 27766.38 26979.56 26242.33 25552.55 24925.6 24358.45 23859.95 23435.84 23091.72 22833.08 22724.35 Force- ForceElem 10 J (tonf) I (tonf) 47194.2 47194.2 47194.2 47194.2 47194.2 47194.2 47194.2 47194.2 47194.2 47194.2 47194.2 47194.2 47194.2 47194.2 47194.2 47194.2 47194.2 Nội lực cho Kết phép luận (T) 226.52 224.54 1722.7 519.03 515.73 1722.7 550.0 554.64 1722.7 559.8 553.90 1722.7 541.6 534.27 1722.7 488.5 497.22 1722.7 422.57 412.47 1722.7 315.8 324.16 1722.7 155.90 142.98 1722.7 485.6 472.5 1722.7 Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt 11 494.54 12 561.13 13 614.66 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 652.0 482.5 550.2 604.8 24 727.53 25 26 27 28 727.73 727.76 727.71 727.65 1722.7 1722.7 643.17 1722.7 677.46 669.47 687.4 694.60 706.1 699.78 708.2 713.91 714.1 719.09 718.1 722.53 724.79 720.92 722.8 726.22 727.0 724.0 1722.7 724.8 725.36 725.61 725.72 725.75 1722.7 1722.7 1722.7 1722.7 1722.7 1722.7 1722.7 1722.7 1722.7 1722.7 1722.7 1722.7 1722.7 1722.7 Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt VI-KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: Kết luận: Đề tài nghiên cứu đạt số kết sau: -Mơ hình hóa tính tốn kết cấu cầu dây võng - Phân tích ứng suất biến dạng q trình phân tích ngược - Nâng cao độ xác thiết kế cầu - Giảm bớt thời gian tính tốn thiết kế Kiến nghị: Cần tiếp tục nghiên cứu tính nâng cao phần mềm như: Phân tích động lực học cầu nhịp lớn, phân tích cầu làm việc đất nền, TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] PGS TS Nguyễn Viết Trung Cầu bêtông cốt thép, NXB Giao Thơng Vận Tải, HN,2000 [2] Bộ GTVT Quy trình thiết kế cầu 22TCN 272-01, NXB Giao Thông Vận Tải, HN, 2001 [3] PGS.TS : Nguyễn Viết Trung (chủ biên)-Nguyễn Hữu Hưng-Nguyễn Đức Vương Midas_civil version 6.3,Nh xu ất b ản x ây d ựng ,H N ộI- 2005 [4] Thiết kế cầu treo dây võng – PGS.TS Nguyễn Viết Trung , TS Hoàng Hà , NXB XDựng .. .MIDAS- Civil phần mềm có khả tính tốn kết cấu cầu mạnh du nhập vào Việt Nam vài năm gần đây, nhiên tài liệu hướng dẫn phần mềm hạn chế Đề tài nghiên cứu, khai thác tính phân tích thiết kế kết. .. kết cấu cầu phần mềm MIDAS- Civil. Phân tích nội lực ,ứng suất ,biến dạng giai đoạn khai thác phân tích ứng suất ,biến dạng thi cơng theo mơ hình phân tích ngược Ứng dụng tính tốn thiết kế cầu Nguyễn. .. Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt VI-KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: Kết luận: Đề tài nghiên cứu đạt số kết sau: -Mơ hình hóa tính tốn kết cấu cầu dây võng - Phân tích ứng suất biến dạng q trình phân tích