Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MIDAS CIVIL TRONG TÍNH TỐN CẦU DẦM LIÊN TỤC BTCT DƯL THI CÔNG BẰNG CÔNG NGHỆ HẪNG STUDYING TO APPLY MIDAS CIVIL SOFTWARE TO ANALYSIS CONTINUOUS GIRDER BRIDGES CONTRUCTED BY FREE CANTILEVER METHOD SVTH: Nguyễn Trí Nam Hưng - 01X3A GVHD:ThS Lê Văn Lạc TÓM TẮT Cầu dầm liên tục bê tông cốt thép dự ứng lực thi công công nghệ hẫng thiết kế thi công phổ biến Tuy nhiên để tính tốn xác loại cầu qua giai đoạn thi công điều đơn giản Đề tài nghiên cứu khả tính tốn phân tích cầu dầm liên tục bê tơng cốt thép dự ứng lực qua giai đoạn thi công, giai đoạn khai thác sử dụng phần mềm Midas Civil ABSTRACT Continuos prestressed concrete bridge constructed by free cantilever method is designed, contruscted commonly Together with the development of construction technology, new material, applying informatics in analyzing bridge becomes common nowadays This topic applies Midas Civil software to analyze continuos prestressed concrete bridge throughout contruction process and in the use stage ĐẶT VẤN ĐỀ : Cầu dầm liên tục thi công theo công nghệ hẫng loại cầu hình thành phát triến dựa vào cơng nghệ thi công chủ yếu Qua giai đoạn thi công, hệ thống kết cấu, tác dụng điều kiện biên, tải trọng tác dụng lên cầu thay đổi liên tục Cần phải phân tích cầu đúc hẫng dựa thay đổi liên tục điều kiện Trong q trình phân tích có xét đến thay đổi đặc trưng bê tông theo ngày tuổi, hiệu ứng co ngót, từ biến bê tơng, mát ứng suất cáp như: ma sát, tụt neo, chùng dão Ngồi tốn kết cấu siêu tĩnh tác động từ biến dự ứng lực cần phân biệt hai khái niệm nội lực sơ cấp nội lực thứ cấp Nguyên lý chung hiểu nội lực sơ cấp nội lực sinh kết cấu chịu tác động trực tiếp yếu tố từ biến, dự ứng lực, nội lưcû thứ cấp sinh toàn kết cấu phản lực liên kết biên sinh chống lại tác động kể Hay hiểu cách đơn giản tác động sinh nội lực sơ cấp phần tử đồng thời gây biến dạng cho phần tử Do biến dạng bị kiềm chế liên kết biên nên gây nội lực, tác động trở lại kết cấu gây nội lực thứ cấp Các tác động thứ cấp kể đến tính tốn NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: 2.1 Mơ hình hóa cầu dầm liên tục thi cơng hẫng nội dung tính tốn: 2.1.1 Trong giai đoạn thi công hẫng: - Các đốt dầm mơ hình hóa phần tử - Tải trọng xe đúc ván khuôn bê tông ướt quy thành tải trọng tập trung đặt nút cộng với momen tập trung - Liên kết dầm trụ giai đoạn thi cơng mơ hình hóa liên kết đàn hồi 2.1.2 Trong giai đoạn khai thác sử dụng: - Điều kiện biên lúc thay đổi: liên kết dầm trụ, mố liên kết cứng - Tải trọng tác dụng lên cầu :hoạt tải xe, hành, lún mố trụ, nhiệt độ, co ngót, từ biến 2.1.3.Nội dung tính tốn: - Tính tốn nội lực, cốt thép giai đoạn thi cơng - Tính tốn nội lực cốt thép giai đoạn khai thác sử dụng - Kiểm tốn q trình thi cơng : kiểm tra ứng suất , độ võng , cường độ kháng uốn - Kiểm tốn q trình sử dụng: kiểm tra ứng suất, độ võng, cường độ kháng uốn , cắt 2.2 Mơ hình hóa cầu dầm đúc hẫng phần mềm Midas: PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 2.2.1 Sơ đồ phân tích : Sơ đồ đầy đủ tốn phân tích kết cấu Thiết kế, định nghĩa kết cấu theo tiêu Dựng mơ hình phân tích Điều kiện biên Định nghĩa hình học ban đầu Phân tích giai đoạn thi cơng Định nghĩa giai đoạn thi công Định nghĩa tải trọng thi công Thực phân tích giai đoạn thi cơng (Phân tích q trình tháo dỡ) Phân tích tĩnh Phân tích tải trọng di động (Phân tích đường ảnh hưởng) Phân tích tải trọng khơng đổi (Nhiệt độ, Gối lún & Dung sai Chế tạo / xây lắp) Phân tích động Phân tích động đất Phân tích tải trọng gió (Phân tích trị riêng) Kiểm tra gió , động đất Phân tích ổn định Kiểm tra lại thay cáp Phân tích trị riêng Mất ổn định dầm & cột Kết thành phần nội lực, chuyển vị & phản lực 2.2 Phân tích giai đoạn thi công Midas: Midas phân chia giai đoạn thi công thành giaiđoạn: Base Stage: giai đoạn bản, Contruction Midas phân chia giai đoạn thi công thành giaiđoạn: Base Stage: giai đoạn bản, Contruction Nội dung giai đoạn sau : Base Stage: giai đoạn Q trình phân tích nói chung thực giai đoạn giai đoạn thi công không định nghĩa Khi giai đoạn thi công định nghĩa nhóm kết cấu, nhóm điều kiện biên, nhóm tải trọng tạo mà không cần phải thực phân tích kết cấu Contruction Stage : giai đoạn thi cơng Là giai đoạn thi công người dùng định nghĩa để mơ tả q trình thi cơng giống hệt thực tế Điều kiện biên điều kiện tải trọng cho việc kích hoạt nhóm điều kiện biên nhóm tải trọng gán tương ứng Post Contruction Stage : giai đoạn sau thi công xong Là giai đoạn cuối giai đoạn thi công, phân tích tải trọng di động, động đất, lún lệch thực giai đoạn Đối với cầu bê tông cốt thép giai đoạn thường lấy khoảng 10000 ngày để xét co ngót, từ biến 2.3 Cách thức thiết lập giai đoạn thi cơng Midas : Chín bị kết cấu mơ hình hóa, ngoại trừ điều kiện biên tải trọng Định nghĩa nhóm kết cấu ( Structure Group ) mục: Model > Group > Define Structure gán nhóm kết tương ứng xây dựng gỡ bỏ đồng thời Định nghĩa nhóm điều kiện biên mục Model > Group >Define Boundary group Định nghĩa nhóm điều kiện tải trọng mục Model > Group > Define Load group Xây dựng giai đoạn thi công cách chọn Add mục Load > Contruction Stage Analyis Data > Define Contruction Stage Chỉ rõ thời gian giai đoạn thi công, thời gian bước tính tốn, bước tính tốn giai đoạn thi công định nghĩa thời gian tác dụng lên nhóm kết loại tải trọng khác PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 Từ Group List mục Element chọn nhóm kết cấu thêm vào hay loại bỏ giai đoạn thi cơng thơng qua chức kích hoạt hay khơng kích hoạt Age : số kết cấu kích hoạt Từ Group List mục Boundary, chọn nhóm điều kiện biên thêm vào hay loại bỏ giai đoạn thi cơng thơng qua chức kích hoạt hay khơng kích hoạt Từ Group List mục Load, chọn nhóm tải trọng thêm vào hay loại bỏ thơng qua chức kích hoạt hay khơng kích hoạt, Active Day Inactive Day ngày mà tải trọng tác dụng hay gỡ bỏ 10 Sau tạo giai đoạn thi công trên, ta chuyển đổi qua lại giai đoạn thi công cách sử dụng công cụ giai đọan thi công gán điều kiện biên tải trọng vào nhóm điều kiện biên tải trọng, tương ứng giai đoạn thi công 2.4.Ứng dụng FCM Wizard (mẫu cầu đúc hẫng) tính toán cụ thể cầu liên tục đồ án tốt nghiệp: Sử dụng phương pháp thông thường để tạo sơ đồ tính cầu liên tục qua giai đoạn thi công việc làm phức tạp, dễ dẫn đến sai sót Một cách xác sử dụng FCM Wizard Cách vừa cho kết xác rút ngắn nhiều thời gian thực Áp dụng cụ thể vào đồ án tốt nghiệp sau : 2.4.1 Sơ đồ cầu sau : 6800 4500 Trơ cÇu 4500 Trơ cÇu Hình 1: Sơ đồ cầu 2.4.2 Vật liệu : Bê tông dầm có cường độ chịu nén ngày 28 50 Mpa Bê tơng trụ có cường độ chịu nén ngày 28 30 Mpa Bê tông thay đổi đặc trưng theo thời gian Độ ẩm môi trường 70% Thép dự ứng lực có fu =1860Mpa , fy =1670 Mpa 2.4.3 Các giai đoạn thi công sau : Ø Giai đoạn (CS1) : 14 ngày - Kích hoạt nhóm kết cấu gồm : Trụ cầu đốt Ko - Kích hoạt nhóm điều kiện biên cho trụ đốt Ko, liên kết trụ đốt Ko liên kết đàn hồi, kiểu nút cứng (Rigid Link) - Ngày thứ 1: kích hoạt tải trọng xe đúc để đúc K1, kích hoạt dự ứng lực, tải trọng thân ( đốt Ko) - Ngày thứ 7: kích hoạt tải trọng bê tông ướt đốt K1 Ø Giai đoạn (CS2) : 14 ngày - Kích hoạt nhóm kết cấu đốt K1 - Ngày thứ 1: dỡ tải xe đúc, trọng lượng bê tông ướt giai đoạn ( đốt K1), kích hoạt tải trọng xe đúc đốt K2, kích hoạt tải trọng dự ứng lực K1 - Ngày thứ 7: kích hoạt tải trọng bê tơng ướt đốt K2 Ø Giai đoạn đến : tương tự giai đoạn trên, sau giai đoạn đốt từ K1 đến K9 thi công xong Ø Giai đoạn 10 (CS10) : 30 ngày - Kích hoạt nhóm kết cấu với đốt K9 - Ngày thứ : dỡ tải xe đúc bê tơng ướt giai đoạn 9, kích hoạt tải trọng xe đúc cho đốt hợp long (đốt hợp long biên trái biên phải) dự ứng lực cho K9 - Ngày thứ 20 : kích hoạt tải trọng bê tông ướt đốt hợp long Ø Giai đoạn 11 (CS14) :14 ngày - Kích hoạt đốt hợp long 3, đoạn đúc đà giáo biên trái biên phải PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 - Kích hoạt nhóm điều kiện biên cho đoạn đà giáo trái phải - Ngày thứ : dỡ tải xe đúc, tải trọng bê tông ướt đốt hợp long 3, kích hoạt tải trọng dự ứng lực hợp long - Ngày thứ 10: kích hoạt đốt hợp long 3, đoạn đúc đà giáo Ø Giai đoạn 12 (CS12) : 30 ngày -Ngày thứ 20 : kích hoạt tải trọng bê tông ướt đốt hợp long Ø Giai đoạn 13(CS13) :14 ngày - Ngày thứ : dỡ tải xe đúc, tải trọng bê tông ướt đốt hợp long 2, kích hoạt tải trọng dự ứng lực đốt hợp long Ø Giai đoạn14 (CS14) :10000 ngày để xét tải trọng co ngót từ biến - Ngày thứ : chịu thêm tĩnh tải phần 2, liên kết đàn hồi thay gối cầu cứng giống thực tế, cầu trở thành cầu liên tục nhịp làm việc theo sơ đồ hệ siêu tĩnh - Sau cầu chịu thêm hoạt tải tác động thứ cấp 2.4.4 Mơ hình hóa cầu giai đoạn thi cơng FCM Wizard : Các bước thực sau : Nhập thông tin tổng quát : chiều dài cầu, chiều dài đoạn đúc đà giáo, chiều dài đoạn đúc hẫng, kích thước đốt Ko, số trụ, số nhịp, kích thước hình học phân đoạn, thời gian thi công đốt, vật liệu làm dầm chủ , trụ Tab Model Hình2: Tab Model Hình 3: Tab Section Nhập kích thước hình học mặt cắt ngang vị trí khác cầu, nhập tải trọng xe đúc Tab Section Nhập số liệu cáp dự ứng lực: vật liệu, số lượng bó cáp, tọa độ cáp, lực căng cáp Tab Tendon PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 Hình : Tab Tendon Sau thu mơ hình cầu đúc hẫng qua giai đoạn thi cơng hồn chỉnh Hình : Mơ hình cầu liên tục Midas Định nghĩa thêm nhóm tải trọng, điều kiện biên phù hợp giai đoạn khai thác sử dụng Khai báo loại tải trọng tác dụng giai đoạn khai thác sử dụng : ü Tỉnh tải phần 2: tải trọng phân bố khai từ Load >Element Beam Load ü HL 93+ tải trọng : Load > Moving Load Analyis Data Chọn tiêu chuẩn AASHTO LRFD, tiêu chuẩn phù hợp với TCN 2720-05 Midas có chức tự động tổ hợp bất lợi theo yêu cầu qui trình TCN 272-05 ü Tải trọng đoàn người ta phải định nghĩa thêm dạng tải trọng ü Lún mố trụ (SE) : trước hết khai báo nhóm trường hợp mố trụ lún từ Load >Settlement Analysis Data , sau khai báo trường hợp tải trọng gối lún từ Load > Settlement Load Case Một tổ hợp bất lợi trường hợp lún mố trụ tự động tính tốn ü Tải trọng nhiệt độ khai báo trường hợp : Gradient nhiệt nhiệt độ phân bố từ Load >Temperature Load ü Tính tốn co ngót từ biến theo tiêu chuẩn CEB -FIP 90 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 ü Trong giai đoạn thi công liên kết dầm trụ liên kết đàn hồi, đến giai đoạn khai thác sử dụng ta thay liên kết cứng không gây momen trụ (gối cố định gối di động) ü Các nội lực sơ cấp thứ cấp sinh kết cấu phải xem xét thích đáng ü Vật liệu bê tơng có đặc tính thay đổi theo thời gian , cần phải phân tích dựa ngày tuổi ü Các nội dung tính tốn kiểm tra: ü Kiểm tốn q trình thi cơng : Kiểm tốn ứng suất : ứng suất nén bê tông ≤ 0,45 f’c ; ứng suất kéo bê tơng ≤0,5 f c, Tính độ võng, vồng kiểm tra q trình thi cơng ü Kiểm toán giai đoạn sử dụng : Kiểm tốn ứng suất: ứng suất nén bê tơng ≤ 0,6f’c, ứng suất kéo bê tông ≤0,5 f c, với TTGHSD Kiểm toán ứng suất cốt thép UST giai đoạn khai thác : f ≤ 0,8 fy Kiểm toán sức kháng uốn : Mu ≤ fMn = Mr Kiểm toán sức kháng cắt : Vn ≤ fVn = Vr ü Tính tốn dầm theo phương ngang ü Tất nội dung tính tốn tn theo qui trình TCN 272 -05 Chạy chương trình thu kết nhận xét kết ü Các kết tính tốn thu tỏ phù hợp ( so sánh với đồ án file Midas khác) 2.4.5 Kết thu sau : - Biểu đồ lực dọc, lực cắt, momen uốn, xoắn, ứng suất qua giai đoạn thi công loại tải trọng hiệu ứng co ngót, từ biến - Bảng dãn dài bó cáp qua giai đoạn thi công - Biểu đồ độ vồng căng cáp - Bảng tính tốn mát ứng suất cáp Một vài kết hình ảnh : Hình 6: Biểu đồ ứng suất giai đoạn 13 trọng tổ hợp thi cơng Hình 7: Diễn biến Momen loại tải khác qua giai đoạn thi công PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 H : Biểu đồ độ vồng H 9: Diễn biến chuyển vị qua giai đoạn thi công Hình 10 : Ứng suất dầm giai đoạn khai thác sử dụng Hình 11:Ứng suất mặt cắt ngang dầm đầu đốt K1 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 Hình 12: Lực căng cáp có hiệu sau mát ứng suất 3.KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ : 3.1.Kết luận: Việc ứng dụng phần mềm Midas tính tốn cầu liên tục thi cơng cơng nghệ hẫng đem lại kết sau : ü Nâng cao độ xác tính tốn cầu ü Theo dõi ứng suất, biến dạng qua giai đoạn thi công nhiều yếu tố khác từ có điều chỉnh thích hợp cơng nghệ thi công ü Giảm bớt thời gian tính tốn , thiết kế 3.2.Kiến nghị: Cần tiếp tục nghiên cứu sâu thêm Midas.Nghiên cứu lập chương trình tự động hóa việc nhập liệu sở file MCT Midas Sử dụng Midas rộng rãi tính tốn, thiết kế cầu 4.TÀI LIỆU THAM KHẢO : Bộ Giao Thơng Vận Tải Qui trình thiết kế cầu 22TCN 272-05, NXB GTVT, Hà Nội, 2005 Midas Civil - Getting Started Tạp chí cầu đường Nguyễn Viết Trung , Nguyễn Hữu Hưng , Nguyễn Đức Vương - Tính tốn cầu đúc hẫng phần mềm Midas , NXB XâyDựng, Hà Nội,7-2005 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SAP 2000-VERSION 9.x TÍNH TỐN KẾT CẤU CẦU DẦM LIÊN TỤC THI CÔNG ĐÚC HẪNG SEARCHINH THE SAP2000-VERSION 9.x SOFTWARE TO DESIGN CONTINUOUS BRIDGE (FREE CANTILEVER METHOD) SVTH: Võ Như Đăng Khoa - 01X3A CBHD:ThS Nguyễn Lan TĨM TẮT Họ phần mềm phân tích kết cấu SAP tiếng giới từ năm năm 1970 cập nhật tiến lĩnh vực phân tích thiết kế kết cấu SAP2000 version version vừa du nhập vào Việt Nam Trong phiên bổ sung thêm chức dành riêng cho thiết kế cầu đại Đề tài nghiên cứu ứng dụng tính phân tích cầu phần mềm SAP2000 ver 9.x tính tốn thiết kế kết cấu cầu dầm liên tục BT UST thi công đúc hẫng ABSTRACT The structure analysis software SAP has been famous in the world since 1970 and has been updated the newest progresses in the field of analysis and design of the structure SAP 2000 version is the newest version which has just been imported into Viet Nam In this version, the modal just for designing modern bridges has been added This topic studies, applies the features of bridge analysis of the software SAP 2000 version 9.x , calculates and designs the structures of Segmental bridge ĐẶT VẤN ĐỀ : Kết cấu cầu dầm BTUST liên tục thi công đúc hẫng sử dụng rộng rãi Việt Nam Trong năm qua ta xây dựng hàng lọat kết cấu cầu kiểu như: cầu sơng Gianh-Quảng Bình, cầu Tun Sơn-Đà Nẵng, Cầu Câu Lâu- Quảng Nam, cầu Trà khúc-Quảng Ngãi hầu hết cầu phân tích phần mềm RM chuyên dụng Áo với chi phí đắt (khoảng tỷ đồng/ phần mềm) Hầu hết đơn vị tư vấn nhỏ không đủ kinh phí đầu tư phần mềm RM chuyên dụng khơng thể thiết kế loại cầu Mong muốn tác giả nghiên cứu sử dụng phần mềm SAP2000 phần mềm dùng phổ biến dể tìm giới kỹ sư sinh viên ngành xây dựng để tính tốn thiết kế kết cấu cầu dầm liên tục thi công đúc hẫng nhằm giảm chi phí đầu tư mua phần mềm chuyên dụng thiết kế loại cầu GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CÁC TÍNH NĂNG PHÂN TÍCH CẦU CỦA SAP 2000 VERSION 9.x: - Khả phát sinh tự động mô hình cầu : Lệnh Bridge Wizard ; Temlate Model - Hổ trợ nhiều dạng phần tử liên kết: phần tử thanh-Frame; vỏ- Shell, khối-Solid; cable dự ứng lực - Tendon; Cable chịu kéo- Tension only, - Xét hiệu ứng thời gian co ngót, từ biến , chùng rão vật liệu: Time dependent effec - Xét hiệu ứng phi tuyến hình học: Biến dạng lớn, P-delta ứng dụng tính tốn kết cấu dây cầu dây võng theo sơ đồ biến dạng - Mô kết cấu thi công theo giai đoạn: Stage Constuctons - Mơ tự động tải trọng gió, động đất theo tiêu chuẩn khác - Thiết kế kết cấu bê tông kết cấu thép theo tiêu chuẩn tiên tiến: AASHTO, ACI, CSA, - Khả tính tốn tải trọng di động mạnh: Phân tích đường ảnh hưởng, mặt ảnh hưởng, tính đường bao nội lực nhiều loại hoạt tải tiêu chuẩn theo tiêu chuẩn thiết kế cầu AASHTO Với tính khai thác SAP2000 để tính tốn thiết kế hầu hết dạng cầu PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 TRÌNH TỰ TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẦU ĐÚC HẪNG BẰNG MÔDUN “BRIDGES WIZARD” CỦA PHẦN MỀM SAP2000 VERSION 9.x: - Bước 1: Khai báo sơ đồ cầu: Vào Bridges/ Layout line Chức cho phép ta khai báo dạng cầu thẳng, cong… - Bước 2: Khai báo liên kết dầm trụ: Bridges/ Abutment Chức cho phép khai báo liên kết gần với thực tế làm việc cầu - Bước 3: Định nghĩa trụ cầu: Bridges/ Bridges Column Supports - Bước 4: Định nghĩa mặt cắt: Bridges/ Bridges Deck Section Chức ta cho phép ta định nghĩa loại mặt cắt cầu, cần định nghĩa mặt cắt đặc trưng mặt cắt trụ , mặt cắt mố - Bước 5: Định nghĩa biến đổi tiết diện Bridges/ Parametric Variations Chức cho phép ta khai báo biến đổi tiết diện dầm từ mố trụ ngược lại - Bước 6: Định nghĩa đối tượng cầu: Bridges/ Bridges Objects Chức cho phép ta khai báo tọa độ bó cáp giống với thực tế làm việc Ngồi cịn dùng để gán định nghĩa trước - Bước 7: Cập nhật chức liên kết cầu: Bridges/ Update Linked Bridge Modal Chức cho phép ta cập nhật thay đổi mơ hình kết cấu, chia mơ hình cầu thành phân đoạn VÍ DỤ ỨNG DỤNG: - Số liệu: Sơ đồ cầu liên tục: 52+80+52(m) 10 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 4> Tiết diện dầm cứng thay đổi khơng đổi phạm vi mổi đốt (khoảng cách giửa liên kết thẳng đứng) 5> Biến dạng đàn hồi dọc trục tháp cầu nhỏ so với biến dạng dây ảnh hưởng không đáng kể đến thay đổi chiều dài nhịp dây chủ , nên tính tốn bỏ qua 6> Lực kéo dây treo tỉnh tải gây đủ lớn để chịu hoạt tải khơng có dây chịu nén 2.2 Lý thuyết tính tốn cầu treo dầm cứng: Xét hệ treo dây dầm cứng nhiều nhịp có sơ đồ tính sau: (a) (b) p lop q lpq s lqs n+1 ls n+1 (c) (d) Hình 2: Sơ đồ tính tốn ban đầu Trạng thái ban đầu: giả sử hệ chịu tác dụng nguyên nhân sau: Dây chịu tải trọng thẳng đứng theo sơ đồ (a) có lực căng Ho Dầm chịu tải trọng thẳng đứng theo sơ đồ (b) dầm xuất mômen uốn biểu thị ma trận Mo: Mo = { Mo1 Mo2 Mop Moi Mon } Trong đó: Moi : mômen uốn tiết diện thứ i dầm cứng Để thiết lập điều kiện cân ta thực mặt cắt đứng khảo sát phần hệ nằm khoảng mặt cắt đến gối tựa kề bên Lúc phương trình cịn có thêm mơmen gối tựa tham gia coi mômen ngoại lực tác dụng Viết điều kiện cân mômen điểm mắt thứ i Và thực tương tự cho mắt khác ta có điều kiện cân : Hay : Trong : Mdo + M g - Mo - Ho.Y = Mdo - (E - K).Mo - Ho.Y = (1) (2) Mdo : Ma trận mômen uốn dầm gián đoạn (dầm đơn giản) có nhịp l0p, lpq, lqr l s (n+1) tất tải trọng gây Mg : Ma trận mômen uốn riêng mômen gối tựa gây dầm gián đoạn lop, lpq, lqr l s (n+1) E : ma trận đơn vị cấp n K = K1 K2 Với : K1 : matrận biến đổi mômen tiết diện gối tựa trung gian dầm cứng ma trận mômen uốn riêng mômen gối tựa gây dầm gián đoạn có nhịp lo p, lpq, lqr l s (n+1) K2 :Là ma trận biến đổi có cấu trúc để cho sau thực phép nhân với ma trận M0 ta tách khỏi Mo phần tử mômen uốn tương ứng tiết diện gối tựa dầm cứng Y: Ma trận biểu thị tung độ thẳng đứng mắt thuộc dây cáp so với đường nối hai điểm tựa dây tương ứng với nhịp Trạng thái tính tốn: giả sử hệ chịu thêm tác dụng số nguyên nhân sau: Dây chịu tải trọng thẳng đứng theo sơ đồ (c) Dầm chịu tải trọng thẳng đứng theo sơ đồ (b) Bỏ qua ảnh hưởng nguyên nhân khác 60 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 Dưới tác dụng nguyên nhân nói trên, dây xuất lực căng H, dầm xuất mômen uốn M Các điểm mắt chuyển vị biểu thị ma trận cột V Lần lượt thực mặt cắt giống nói trạng thái ban đầu sau thiết lập, biến đổi điều kiện ta phương trình cân tính lực căng dây sau: H3 + [ µ + ω.S.V ].H2 + λ H - γ = (3) [Md - (E - K).M - H.Y] (4) V= H Từ hai phương trình được: Phương trình xác định lực căng trạng thái tính tốn: H + ( µ − d ) H + (c + λ ) H − γ − HωS * M = (5) Phương trình xác định mơmen uốn dầm : M = (B* + H.A* )-1.(H.N* + B0.Md ) (6) Ec Fc Với: *ω= n (7) li ∑ cos2 θ i =1 i (Ec :mô đun đàn hồi cáp; Fc :diện tích tiết diện cáp) ω n * µ= D cos3 θi − H o ∑ oi H i =1 (8) * Md :mômen uốn tất tải trọng tác dung lên dầm lên dây chủ gây mắt dây gối trung gian tương ứng với sơ đồ tính dầm gián đoạn * S = S1, S2 , Si S n (9) Si = Sin θ i +1 − Sinθ i (10) * θ : góc nghiêng đường nối vị trí dây treo thuộc cáp chủ so với phương ngang * c = ω S.Md * d = ω.S Y (11) Quan niệm dầm cứng dầm liên tục chịu tác dụng tải trọng tác dụng Bỏ qua đại lượng vô bé bậc cao (từ bậc hai trở đi) ta áp dụng phương trình ba mômen học kết cấu cho trường hợp Phương trình ba mơmen viết dạng ma trận có dạng: A(M - M0) + W - 6EJ0BV = (12) Các ma trận A , B, W: có cấu trúc : (λ1 + λ ) λ2 A= λ2 2(λ + λ ) λ3 λi ( λ i + λ i +1 ) λ i +1 λn ( λ n + λ n +1 ) (13) 61 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 ( −1 1 + ) l1 l l2 −1 1 ( + ) l2 l l3 −1 l3 B= −1 1 ( + ) li l i l i +1 −1 l i +1 * W = {W1 ,W2 , Wi Wn} Wi = 6Ω i a i J o 6Ω i +1 bi +1 J + l1 J l i +1 J i +1 (14) −1 1 + l n l n l n +1 (15) (16) Trong công thức : J λ i = l i o chiều dài quy ước đốt thứ i Ji J0 , Ji : mơmen qn tính quy ước mơmen qn tính tiết diện đốt thứ i Ω i : diện tích biểu đồ mơmen uốn dầm đơn giản có nhịp li tải trọng đốt thứ i dầm gây , bi : khoảng cách từ trọng tâm Ω i đến mắt trái (i-1) mắt phải i A (17) * A* = EJ o * B* = B T1 (E - K) (18) * Bo = B T1 * N* = − W − B.T1 Y (19) EJ T1 :ma trận có tác dụng làm cho phần tử ma trận V tương ứng với gối tựa trở nên không sau thực phép nhán Để xác định lực căng cáp chủ mômen uốn dầm ta giải phương trình (1) (2) Sau xác định mômen lực căng cáp chủ ta tiến hành xác định phản lực liên kết thứ i phản lực gối tựa trung gian: * R = Rd – B.M (20) Rd = { R1d R2d Rid Rnd } (21) R = { R1 R2 Ri Rn } (22) Ri : phản lực liên kết thẳng đứng thứ i gối tựa thứ i dầm cứng Rid : phản lực liên kết thẳng đứng thứ i gối tựa thứ i dầm cứng tải trọng gây dầm gián đoạn có nhịp li li+1 2.3 Tổng quan cầu thiết kế : - Cầu treo dây võng có nhịp 120m + 400m +120m - Dầm cứng cấu tạo dầm hộp thép, bề rộng cầu 14m - Trụ tháp dạng khung hai cột BTCT hình hộp Chiều cao tháp tính từ đáy bệ đến đỉnh tháp 78,9m , tính từ mặt cầu đến đỉnh cáp (đỉnh yên ngựa) 45m 62 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 - Mố neo thuộc loại mố trọng lực, móng cọc giếng chìm - Khoảng cách giửa hai cáp chủ theo phương ngang cầu 15,6m Cáp chủ có đường kính bó cáp danh định 360mm , gồm 37 bó cáp song song, mổi bó có 91 tao thép cường độ cao đường kính 5,2mm Trên đỉnh tháp cáp bắt qua n ngựa có bán kính 3.5m, trụ neo cáp bắt qua yên leo neo vào trụ neo thép dự ứng lực.Độ võng cáp nhịp giửa 40m (mũi tên) - Khoảng cách giửa cac cáp treo 10m Số lượng cáp treo nhịp giửa 39 cáp treo, nhịp biên 11 cáp treo Cáp treo gồm 85 sợi đường kính 5mm Sơ đồ tính theo phương pháp lực : M 12 12 d=10 f=40m M 51 63 64 120m 400m 120m Hình 3: Sơ đồ tính tốn 2.3.1 Giai thi cơng lắp dầm, thi công lớp mặt cầu kết cấu phụ trợ : Trạng thái ban đầu: Dây chịu tác dụng trọng lượng thân : gdây = 0,56 (t/m) Dầm chịu tác dụng trọng lượng thân dầm với: DCdầm = 7,31 (t/m) Trong trùnh thi công lắp dầm ta tạo khớp vị trí dây treo nên mơmen vị trí khơng Mo = Trong dây xuất lực căng ban đầu Ho = Mdo / f = 84300/40 = 2107.5 (T) Trạng thái tính tốn: trường hợp dầm cứng làm việc dầm siêu tĩnh tham gia chịu lực với hệ dây Tải trọng tác dụng tĩnh tải phần II với cường độ DW = 2,54 (t/m) Thiết lập thông số phần lý thuyết tính gới thiệu ta xác định được: Lực căng cáp chủ: H = 2738.98 (T) Mômen lớn dầm cứng : Mmax = 2250.9 (T.m) ; Mmin = - 671.66 (T.m) 2.3.2 Giai đoạn khai thác sử dụng: Trong giai đoạn cơng trình đưa vào sử dụng , ngồi ngun nhân cơng trình cịn chịu tác dung hoạt tải Để tìm mômen lực căng lớn ta tính tốn với trường hợp xếp tải sau: Bảng : Nội lực tính tốn: Trường hợp xếp tải Hoạt tải tác dụng toàn chiều dài cầu Hoạt tải đứng nhịp biên Hoạt tải tác dụng hai nhịp biên Hoạt tải đứng nhịp cầu Hoạt tải tác dụng chiều dài nhịp Hoạt tải tác dụng phần tư chiều dài nhịp hoạt tải tác dụng phần tám chiều dài nhịp Mômen lớn dầm cứng (t.m) M max 205092.0 12951.0 12810.0 20848.0 15808.0 7633.2 6531.7 Mmin -6182.5 -17713.0 -20046.0 -9089.5 -8528.0 -14060.0 -14376.0 Lực căng cáp chủ (T) 3135.69 2754.65 2759.48 3120.01 2952.80 2823.89 2776.13 Kết biểu đồ bao mômen: 63 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 9089.5 3526.3 3141.7 2975.2 1488.2 648.67 3071.3 2419.7 2603.5 2519.9 3026.9 6567.3 2151.1 4078.6 3319.7 2263.3 3111.7 219.03 264.03 2178.3 1747.9 1863.2 1832.3 1840.6 653.44 198.99 52.23 54.53 53.92 54.08 1839 1839 1838.4 1838.4 54.04 54.04 54.07 53.94 1840.7 52.54 54.45 1820.6 1851.2 1875.5 1832.3 59.67 44.3 42.9 64.89 1523.7 2670.7 6567.2 6601.4 6182.5 756.32 1092.6 756.15 806.91 756.2 790.45 1734.8 800.9 42.8 1053.9 643.64 733.45 684.47 840.04 735.93 755.86 5082.4 857.62 304.77 766.37 688.59 -53.937 2278.8 774.38 2486.8 2883.1 770.94 4156.2 3582.8 1327.7 738.53 776.69 829.64 3114.4 1827.6 3130.3 3924.4 1272.3 9687.8 6531.7 20848 19277 15808 15808 11436 8372.2 12951 9695.6 19277 6814 4599.5 3108.5 147.84 1123.4 375.3 2318.8 3757.9 3317.6 3141.5 53.678 3526.3 2975.2 2128.9 3181.1 1390.8 1488.2 6167.5 9089.5 10939 14216 16039 24046 Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 Hình 4: Biểu đồ bao mômen dầm cứng Bảng : Nội lực dây treo: Dây 10 N Dây (T) 70.51 11 61.74 12 61.51 13 61.38 14 61.45 15 61.54 16 61.61 17 61.71 18 61.84 19 62.19 20 N (T) Dây N (T) Dây N (T) Dây N (T) Dây N (T) 65.42 65.41 62.87 62.75 62.65 62.58 62.51 62.47 62.44 62.42 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 62.44 62.44 62.49 62.53 62.60 62.70 62.77 62.93 63.05 71.23 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 103.8351 63.135 62.971 62.857 62.724 62.64 62.554 62.492 62.457 62.414 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 62.416 62.41 62.43 62.462 62.511 62.577 62.659 62.761 62.881 65.6563 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 65.5669 62.207 61.857 61.7123 61.6106 61.5361 61.4466 61.3819 61.513 61.741 70.5128 4.KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: Việc tính tốn cầu treo dây võng theo lý thuyết biến dạng toán phức tạp tác giả mạnh dạn tính tốn với cơng trình cụ thể Thành công đề tài giúp cho người thiết kế nắm sở, chất việc giải toán theo lý thuyết biến dạng Kết tốn dùng để so sánh với kết giải toán phần mềm chuyên dụng Việc sử dụng phần mềm để tính tốn kết cấu cầu treo dây võng xem hướng giải tốt nhất, với việc sử dụng phần mềm người thiết kế mơ hình tốn gần với thực tế cho kết tính tốn tin cậy 5.TÀI LIỆU THAM KHẢO: Lều Thọ Trình, Cách tính tốn hệ treo theo sơ đồ biến dạng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật , 1985 Nguyễn Như Khải – Lê Đình Tâm, Thiết kế cầu kim loại, Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp - 1985 Bùi Khương , Lý thuyết tính tốn hệ treo cầu treo, Nhà xuất giao thơng vận tải, 2003 Lê Đình Tâm, Cầu thép, Nhà xuất giao thong vận tải, 2003 Nguyễn Viết Trung, Thiết kế cầu treo dây võng, Nhà xuất xây dựng, 2004 64 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MIDAS/Civil TÍNH TỐN CẦU DẦM LIÊN TỤC BTCT DƯL THI CÔNG ĐÚC HẪNG THEO TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN272-05 STUDY THE MIDAS/Civil TO ANALYSIS AND DESIGN CONTINUOUS BRIDGE (FREE CANTILEVER METHOD) ACCORDING TO THE BRIDGE DESIGN SPECIFICATION 22TCN272-05 SVTH : Phạm Sỹ Trai-01X3C GVHD : ThS NguyễnVăn Mỹ TÓM TẮT Sử dụng tính chương trình MIDAS/Civil cơng ty Hàn Quốc MIDAS Information Technology Co.,Ltd để tính tốn thiết kế cầu dầm liên tục thi cơng đúc hẩng theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05, nghiên cứu độ tiện nghi, độ xác vấn đề tính tốn việc xuất kết cuối So sánh tính ưu việt phương pháp tính tay kết hợp với phần mếm kết cấu thơng thường Sap2000, Staad Pro ABSTRCACT MIDAS/Civil software is applied to design FCM continuous bridge in Specialicific 22TCN 272-05, researching comfortation, correction and giving results Besides, this article compares the advantages of this software with other ones: Sap2000, Staad Pro, ĐẶT VẤN ĐỀ Cầu nhịp lớn nói chung , cầu dầm liên tục nói riêng loại cầu đại có tính thẩm mĩ cao Khác với cầu treo dây võng, cầu dầm liên tục có độ cứng lớn, biến dạng hình học bé, hệ làm việc dầm kê lên gối đàn hồi Kết cấu cầu vượt nhịp lớn tận dụng khả làm việc loại kết cấu rỗng thay đổi tiết diện dầm Bài viết đề cập đến việc mơ hình hố tính tốn nội lực kết cấu cầu dầm liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng GIỚI THIỆU QUY TRÌNH TÍNH TỐN CẦU 22TCN272-05 VÀ KHẢ NĂNG TÍNH TOÁN CỦA PHẦN MỀM MIDAS/Civil: 2.1 Sơ lược quy trình 22TCN272-05: Năm 2001 Bộ GTVT ban hành thức quy trình 22TCN272-05, quy trình chủ yếu dựa vào quy trình AASHTO-LRFD-98 Hoa Kỳ, quy trình cập nhật nghiên cứu phương pháp tính tốn cơng trình theo trạng thái giới hạn nhiều nước dựa vào để biên soạn quy trình thiết kế cầu cho nước Ở Việt Nam áp dụng quy trình tính tốn cho số cơng trình cầu nước 2.2 Sơ lược giới thiệu phần mềm MIDAS/Civil: MIDAS/Civil hệ thống chương trình hổ trợ phân tích thiết kế kết cấu công ty Hàn Quốc MIDAS Information Technology Co.,Ltd Trong dịng chương trình phân tích kết cấu MIDAS/Civil lên chương trình có khả tính tốn tốt, dễ sử dụng u cầu mức đầu tư khơng cao Quy mơ: MIDAS/Civil có khả phân tích kết cấu với số phần tử số nút khơng hạn chế Dạng phân tích:MIDAS/Civil hổ trợ hầu hết dạng phân tích cần thiết kỹ thuật kết cấu phân tích tĩnh, phân tích động, phân tích tuyến tính, phân tích phi tuyến biến dạng lớn, P-∆, phân tích thủy nhiệt, phân tích trình thi cơng có xét đến thay đổi tính vật liệu theo thời gian, phân tích co ngót, từ biến Dạng phần tử: MIDAS/Civil cung cấp hầu hết dạng phần tử đủ khả mơ hình hóa phân tích tốn kết cấu Tốc độ tính tốn: so với nhiều chương trình tính tốn khác, tốc độ tính tốn MIDAS/Civi cao chương trình áp dụng nhiều thuật tốn tính tốn đại giải đa ma trận (multi-frontal solver) 65 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 Giao diện: MIDAS/Civil cung cấp giao diện đồ họa tiền sử lý hậu sử lý tiện dụng trực quan Xét dạng bố trí cáp dự ứng lực cụ thể loại kết cấu BTCTDƯL dặc biệt công nghệ xây dựng cầu đúc hẫng , đúc đà giáo di động Có thể tính duyệt mặt cắt theo số tiêu chuẩn xây dựng quốc tế phổ biến Có xét phần tử đặc biệt như: cáp, gia cường, dầm táp,… Có thể phân tích tải trọng di động (Phân tích theo tải trọng hoạt tải nước, thể đường ảnh hưởng, giao diện) Có thể phân tích phi tuyến (P-Delta , chuyển vị lớn) 2.3 Nguyên tắc thiết kế cầu BTCT DƯL liên tục đúc hẫng theo quy trình 22TCN272-05: 2.3.1 Các trạng thái giới hạn: Mỗi cấu kiện liên kết phải thỏa mãn phương trình (1) với trạng thái giới hạn, trừ quy định khác Mọi trạng thái giới hạn coi trọng nhau: Q= ∑ ηi γ i Q i ≤ ϕ R n = R r Trong đó: - Q : Tổng hiệu ứng lực tính tốn lấy theo TTGH - ϕ : Hệ số sức kháng - R n : Sức kháng danh định - R r : Sức kháng tính tốn + Trạng thái giới hạn sử dụng: Trạng thái giới hạn sử dụng phải xét đến số hạn chế ứng suất, biến dạng vết nứt điều kiện sử dụng bình thường + Trạng thái giới hạn mỏi phá hoại giòn: Trạng thái giới hạn mỏi phải xét đến số hạn chế biên độ ứng suất xe tải thiết kế gây với số chu kỳ biên độ ứng suất mong đợi Trạng thái giới hạn mỏi phá hoại giòn phải xét đến số yêu cầu tính bền vật liệu theo tiêu chuẩn vật liệu + Trạng thái giới hạn cường độ:Trạng thái giới hạn cường độ phải xét đến để đảm bảo cường độ ổn định cục ổn định tổng thể dự phòng để chịu tổ hợp tải trọng quan trọng theo thống kê định để cầu chịu tuổi thọ thiết kế + Trạng thái giới hạn cường đặc biệt: Trạng thái giới hạn cường đặc biệt phải xét đến để đảm bảo tồn cầu động đất lũ lớn bị tàu xe va, điều kiện bị sói lở 2.3.2 Tải trọng tổ hợp tải trọng: Tổng hiệu ứng lực tính tốn lấy sau: Q= ∑ ηi γ i Qi Trong đó: - η i :Hệ số điều chỉnh tải trọng - Q i :Tải trọng quy định - γ i :Hệ số tải trọng SƠ ĐỒ CHUNG PHÂN TÍCH NỘI LỰC CẦU BẰNG MIDAS_CIVIL 66 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 Bắt đầu Chuẩn bị giữ liệu cần thiết toán Sơ đồ tính vật liệu Điều kiện biên Tải trọng tác dụng Các tải trọng tổ hợp tải trọng Nhóm kết cấu nhóm, điều kiện biên nhóm tải trọng Các giai đoạn thi cơng Mơ hình hóa kết cấu Mơ hình hóa tải trọng Tải trọng tĩnh: -Khai báo tải trọng tĩnh -Khai báo nhóm tải trọng tĩnh(trong giai đoạn thi công) -Gán tải trọng tĩnh lên kết cấu -Gán tải trọng tĩnh lên giai đoạn thi công Tải trọng di động (hoạt tải) -Khai báo xe -Khai báo loại tải trọng -Khai báo trường hợp xe Tải trọng động Tổ hợp tải trọng Thiết lập thơng số cho q trình giải tốn Chạy chương trình phân tích đánh giá kết Mơ hình hóa nút Mơ hình hóa phần tử Mơ hình hóa điều kiện biên Mơ hình hóa vật liệu Mơ hình hóa mặt cắt Mơ hình giai đoạn thi cơng Tùy thuộc vào quy định tiêu chuẩn thiết kế sử dụng mà tiến hành tổ hợp tải trọng Với 22TCN272-05 xét tổ hợp sau: -Tổ hợp tải trọng cường độ -Tổ hợp tải trọng cường độ -Tổ hợp tải trọng cường độ -Tổ hợp tải trọng cho trạng thái giới hạn II -Tổ hợp tải trọng cho trạng thái giới hạn III Kết thúc 67 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 4.VÍ DỤ ÁP DỤNG: Mơ hình hóa tính tốn nội lực cho sơ đồ kết cấu cầu dầm liên tục nhịp 51+78+51 (m) số lệu chi tiết tham khảo hồ sơ thiết kế cầu Thạch Sơn Công Ty Cổ Phần Tư vấn Xây Dựng 533 Mơ hình phân tử hữu hạn yếu tố xem xét: Kết cấu mơ hình hố theo phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH)và phân tích theo mơ hình khơng gian Kết cấu cầu dầm liên tục mô bỡi loại phần tử: phân tử 3D có bậc tự dùng mơ trụ cầu, dầm cứng; phần tử cứng nút dùng mô kết nối dầm cứng trụ cầu nút giới hạn phần tử Kết mô hình hố tính tốn nội lực phần mền MIDAS/Civil: 1) Mơ hình phần tử dầm 2) Mơ hình điều kiện biên 3) Mơ hình điều kiện tải trọng Hình 1: Mơ hình kết cấu cầu mơ MIDAS/civil Hình 2: Dạng biểu đồ bao mơ men cuối Hình 3: Dạng biểu đồ bao lực cắt cuối 68 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 0.00 1021.42 1943.54 2766.53 3490.60 4116.01 4643.11 5319.00 5710.18 5821.73 5650.97 5201.10 4474.59 3477.22 2206.98 1317.39 1102.91 858.96 727.11 644.58 603.33 543.52 498.39 631.25 769.01 2354.41 4339.89 6098.02 7627.52 8925.64 9976.83 10768.74 11297.28 11561.57 11594.48 11561.57 11297.28 10768.74 9976.83 8925.64 7627.52 6098.02 4339.89 2354.41 769.01 631.25 498.39 543.52 603.33 644.58 727.11 858.96 1102.91 1317.39 2206.98 3477.22 4474.59 5201.10 5650.97 5821.73 5710.18 5319.00 4643.11 4116.01 3490.60 2766.53 1943.54 1021.42 0.00 0.00 -201.31 -402.62 -603.93 -805.22 -1006.53 -1287.84 -1637.81 -2122.48 -2947.16 -3953.69 -5145.05 -6525.82 -8099.73 -9879.82 -11868.37 -14076.89 -16506.25 -19221.08 -22135.93 -23793.36 -19441.81 -16632.07 -14022.32 -11698.06 -9594.65 -7765.74 -6212.36 -4861.17 -3705.11 -2738.42 -1956.39 -1356.67 -1096.72 -971.66 -1096.72 -1356.67 -1956.39 -2738.42 -3705.10 -4861.17 -6212.36 -7765.75 -9594.64 -11698.06 -14022.32 -16632.07 -19441.81 -23793.37 -22335.93 -19321.09 -16606.25 -14169.06 -11727.58 -9718.94 -7924.24 -6335.37 -4945.24 -3747.84 -2738.26 -1912.73 -1512.94 -1287.84 -1006.53 -805.22 -603.93 -402.62 -201.31 0.00 Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 Hình 4: Dạng biểu đồ bao mô men cuối cáp gây Hình 5:Biểu đồ bao mơ men cuối tính tay kết hợp excel để tính tốn cáp DƯL Hình 6: Dạng biểu đồ ứng suất cuối nút thớ dầm Hình 7: Dạng biểu đồ ứng suất cuối nút thớ dầm 69 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 Hình 8: Dạng biểu đồ mát ứng suất cáp phụ thuộc vào thời gian Hình 9: Dạng biểu đồ biến thiên nội lực, chuyển vị theo giai đoạn thi công 5.NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN Nhận xét : Qua biểu đồ trên, nhận thấy kết tính tốn nội lực phần mềm MIDAS/Civil có kết phù hợp với kết tính tốn chương trình chun dùng khác.Giá trị nội lực tính tin cậy Phần mền MIDAS/Civil version 6.3 hạn chế việc đưa biểu đồ bao ứng suất biểu đồ bao mô men cực hạn mà đưa kết dạng text gam màu Kết luận : Mặc dù hạn chế việc đưa biểu đồ giá trị cực hạn khắc phục điều cách phối hợp với excel Vì phần mềm đầy hứa hẹn với bạn sinh viên khoa cầu đường công ty xây dựng 6.TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Viết Trung Cầu bêtông cốt thép, NXB Giao Thông Vận Tải, Hà Nội,2000 Bộ Giao Thơng Vận Tải Quy trình thiết kế cầu 22TCN 272-05, NXB Giao Thông Vận Tải, Hà Nội, 2001 Nguyễn Viết Trung (chủ biên)-Nguyễn Hữu Hưng-Nguyễn Đức Vương Midas_civil version 6.3,Nhà xuất xây dựng ,Hà Nội- 2005 Guide Specification for Design and Construction of Segmental Concrete Brigdes, Second Edition,1999 Ngô Đăng Quang (chủ biên), Trần Ngọc Linh, Bùi Công Độ, Nguyễn Trọng Nghĩa Mô hình hóa phân tích kết cấu cầu với MIDAS/Civil, NXB Xây Dựng, Hà Nội,2005 70 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 THIẾT KẾ CẦU DÂY VĂNG CÓ ĐIỀU CHỈNH ỨNG SUẤT CABLE-SATYED BRDIGE DESIGN WITH STRESS APPLICATION SVTH: Vũ Văn Trí-01X3C CBHD: ThS Nguyễn Văn Mỹ TĨM TẮT Việc thiết kế cầu dây văng có điều chỉnh ứng suất mang lại tính hiệu kinh tế rõ rệt Thơng thường việc điều chỉnh thông qua lực căng cáp giai đoạn Đề tài điều chỉnh giai đoạn để đạt mục đích giai đoạn làm việc kết cấu hợp lý Việc tính tốn áp dụng cho cơng trình cầu thực tế ABSTRACT Designing for cable-stayed bridge in correct stresses gives much effective economy This structure is subjected to correct stresses in one stage This article presents to correct stresses in two stages in order to reach each stage purpose and gives effective structure This calculating applies for the practical construction ĐẶT VẤN ĐỀ Cầu dây văng loại cầu đại có tính thẩm mĩ cao Khác với cầu treo dây võng, cầu dây văng có độ cứng lớn, biến dạng hình học bé hệ làm việc dầm kê lên gối đàn hồi Kết cấu cầu dây văng vượt nhịp lớn tận dụng khả làm việc vật liệu: đưa vật liệu xa trục trung hịa, tận dụng hết tính ưu việt vật liệu(dây văng thép cường độ cao chịu kéo tuý, dầm cứng chịu nén nên sử dụng vật liệu BTCT) Ngoài ra, để mục tiêu mômen mong muốn độ võng, người ta can thiệp cách căng kéo dây văng lực căng chỉnh NỘI DUNG TÍNH TỐN - Trong kết cấu thường tồn trạng thái nội lực sau: Nội lực tĩnh tải Nội lực hoạt tải Nội lực dự trữ tiết diện - Nội lực tĩnh tải phát sinh trọng lượng kết cấu nhịp, kết cấu nhịp cần đủ lớn để chịu hoạt tải tĩnh tải Hoạt tải mục tiêu cần đạt nên thường nghiên cứu cho kết cấu có khả tiếp nhận hoạt tải mức độ cực đại.Ngược lại, tĩnh tải yếu tố bị động mục tiêu thiêt kế lại định khối lượng giá thành cơng trình, nên cần nghiên cứu để đạt giá trị cực tiểu Chính ngưới ta dự trữ cho dây văng lực căng chỉnh q trình thi cơng Mục tiêu điều chỉnh nội lực cầu dây văng momen độ võng Sau thi công xong, độ võng nút dây dầm làm việc tựa lên gối cứng nút dây 2.1.Trình tự tính tốn: Xác định trạng thái cuối (biến dạng nội lực)-mục tiêu cần đạt (trạng thái B) Căn vào cơng nghệ thi cơng trình tự lắp đặt dây, xác định trạng thái xuất phát (trạng thái A) Xác định nội lực biến dạng tĩnh tải I, tĩnh tải II, ảnh hưởng thứ cấp (từ biến, co ngót biến dạng dư dây theo thời gian) Xác định biểu đồ bao mômen uốn tải trọng tác dụng lên hệ hoàn chỉnh (nếu muốn triệt tiêu phần ảnh hưởng hoạt tải) Chọn phương pháp tính phương pháp lực, định trình tự căng chỉnh, định véctơ ẩn số hệ theo cơng nghệ hẫng Lập phương trình sở mục tiêu chọn Xác định ẩn lực thỏa mãn mục tiêu Xác định lực căng dây, độ cao cần chỉnh nút theo trình tự căng chọn Xác đinh nội lực biến dạng trạng thái cuối (B) tĩnh tải (I,II), ảnh hưởng thứ cấp lực điều chỉnh 71 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 2.2Phương trình tắc: Phương trình tắc dạng tổng quát viết cho nút thứ i sau: (Mục tiêu độ võng tai nút) Yi0 + Yix + YiII + Yinh + Yic = (1) Trong : Yi : độ võng nút thứ i trạng thái ban đầu (A) Yi c : độ võng chuẩn cần đạt nút thứ i (mục tiêu) Yi x : độ võng nút thứ i lực điều chỉnh gây YiII : độ võng nút thứ i tĩnh tải phần II gây YiII : độ võng nút thứ i chênh lệch nhiệt độ gây Mở rộng cho tất nút , ta có hệ phương trình tắc viết dạng ma trận sau: [Y ].{X} + {Y0} + {YII} + {Ynh} +{YC}=0 (2) Trong đó: [Y ]: ma trận ảnh hưởng độ võng, phàn tử yij độ võng nút thứ i lực căng dây nút thứ j có giá trị đơn vị gây (tương ứng với sơ đồ hệ thời điểm căng dây nút thứ j) Tùy theo phương pháp thi công, cấu trúc ma trận đầy có dạng tam giác {X} : Vectơ ẩn lực dây văng {Y0}: Vectơ độ võng hệ xuất phát (A) {YC}: Vectơ độ võng chuẩn, giá trị muốn đạt tới {YII}: Vectơ độ võng tĩnh tải phần II gây {Ynh}: Vectơ độ võng chênh lệch nhiệt độ gây Từ phương trình (2) ta giải lực {X}i Sau thay Xi vào theo trình tự thi công , ta giá trị nội lực độ võng dầm đạt mục tiêu cần điều chỉnh Sơ đồ cầu : 10 11 13 12 15 17 14 16 19 21 18 20 22 13 Hình 1: Sơ đồ cầu thiết kế Cầu thi công theo công nghệ lắp hẫng cân Việc thi công tiến hành qua bước: * Bước : Căng sơ chỉnh Mục đích căng chỉnh để đạt sơ đồ cầu hợp lý theo trắc dọc đến thi công đốt hợp long nhịp * Bước : Căng vi chỉncầu Mục đích căng chỉnh để đạt trắc dọc theo thiết kế thi cơng xong tồn cầu 72 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 0 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 112.63 116.74 120.30 0 0.00 1.63 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -1691.01 -1699.11 -1682.63 -1649.33 -1681.44 -1649.46 -1591.51 -1648.27 -1603.27 -1522.99 -1602.09 -1541.93 -1446.15 -1540.74 -1464.85 -1340.46 -1463.66 -1352.36 -1217.77 -1351.17 -1215.02 -1070.63 -1213.83 -1043.44 -900.37 -1042.25 -842.74 -603.94 -841.55 -599.83 -596.26 -1700.90 -1495.97 -1710.84 -1439.04 -207.30 -419.84 -839.63 -1104.14 -1368.67 -1498.65 -1628.66 -1648.87 -1669.12 -1607.45 -1545.73 -1431.64 -1317.47 -1339.96 -1304.36 -1303.18 -1386.11 -1357.59 -1356.40 -1414.64 -1397.84 -1396.65 -1429.78 -1424.93 -1423.73 -1432.40 - 1071.89 - 894.57 - 857.87 - 849.30 - 832.69 - 838.51 - 823.57 - 832.72 - 817.03 - 826.90 - 825.38 - 959.51 - 955.31 - 1046.19 - 979.60 - 1008.11 - 859.19 - 805.39 - 575.73 - 523.98 - 481.02 - 479.02 485.62 510.45 554.64 770.57 797.30 999.92 1018.63 1231.11 1262.88 1489.77 1535.84 1763.17 1807.09 2009.20 2025.14 2175.30 2138.42 2356.98 2397.31 2368.72 2067.11 - 1495.97 - 1050.23 0.00 - 419.84 - 839.63 - 1104.14 - 1368.67 - 1498.65 - 1628.66 - 1648.87 - 1669.12 - 1607.45 - 1545.73 - 1431.64 - 1317.47 - 1180.98 - 1044.57 - 931.94 - 855.85 - 807.40 - 793.56 - 809.31 - 856.13 540.21 443.42 534.12 0.00 701.72 1180.54 1647.57 1894.11 2162.42 2217.73 2244.32 2060.65 2077.89 1889.86 1830.61 1568.25 1473.77 1177.64 1092.97 843.34 788.48 555.41 520.53 493.04 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 0 0 0 Dây 22 Dây 21 Dây 20 Dây 19 Dây 18 Dây 17 Dây 16 Dây 15 Dây 14 Dây 13 Dây 12 Dây 11 Dây 10 Dây Dây Dây Dây Dây Dây Dây Dây Dây 60.254 47.250 36.869 48.323 44.884 44.922 35.496 36.189 30.154 27.620 23.506 21.936 14.070 72.764 74.883 60.952 45.104 135.327 121.006 101.070 106.030 94.970 Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 3.KẾT QUẢ TÍNH TỐN: 3.1Các biều đồ: Hình 2: Biểu đồ lực căng cáp điều chỉnh tổng hợp giai đoạn Hình 3: Biểu đồ bao mômen cuối 0 0 Hình 4: Biểu đồ lực dọc cuối 73 -139.11 -148.03 -129.09 -112.26 -132.72 -115.69 -100.41 -132.86 -114.84 -100.01 -137.91 -119.50 -104.60 -143.29 -124.06 -109.11 -147.97 -125.93 -111.05 -151.82 -128.39 -113.79 -155.70 -130.46 -116.42 -194.15 -154.55 -120.49 -153.69 -140.24 -127.73 38.43 25.20 37.88 53.03 30.43 43.19 58.11 32.92 45.14 59.18 33.38 45.02 58.39 31.91 43.08 55.92 29.18 40.26 52.73 30.71 41.82 54.37 36.72 48.09 60.85 40.75 61.31 74.24 70.81 83.04 96.29 -209.35 -170.38 -61.56 22.32 -61.56 19.97 131.41 170.38 102.58 124.33 126.84 62.26 78.77 91.02 49.55 63.21 78.28 0.44 56.03 72.94 50.26 74.34 92.2047.02 86.62 109.60 57.32 96.92 117.02 53.37 92.97 116.02 49.66 89.26 112.17 57.46 94.93 116.09 89.49 -238.82 -215.58 -174.08 -194.15 -154.42 -136.62 -170.61 -109.71 -95.44 -99.37 -80.90 -69.29 -219.41 -148.65 -109.05 -161.61 -96.66 -87.40 -162.88 -102.62 -93.36 -164.20 -101.06 -91.29 -167.93 -94.33 -81.00 -160.83 -95.20 -64.66 -68.84 Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006 Hình 5: Biểu đồ lực cắt cuối 3.2Thiết kế dầm chủ theo 22TCN 272-05: -Kết tiết diện dầm sau tính tốn: 2000 250 1400/2 1000 Hình 6: Tiết diện dầm thiết kế KẾT LUẬN : Sau thi công xong ta : - Chuyển vị dầm đạt mong muốn - Dầm chịu lực nén lớn, cầu dây văng tương tự dầm ứng suất trước dẫn đến cốt thép dầm giảm đáng kể so với loại dầm khác, ưu việt cầu dây văng - Ta thấy cấu tạo cốt thép chịu lực khả vượt nhịp cầu lớn nhiều so với so với loại cầu khác - Yếu tố mỹ quan cầu đáp ứng nhu cầu thiết kế vẽ đẹp thân kết cầu mà cịn có điều chỉnh độ võng mong muốn 5.TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Đình Tâm & KS Phạm Duy Hoà, Cầu dây văng, Nhà xuất Khoa Học Kĩ Thuật, 2000 Lê Đình Tâm, Cầu bê tông cốt thép đường ô tô, tập 1, Nhà xuất Xây Dựng, 2005 Trần Mạnh Tuấn,Tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép theo tiêu chuẩn ACI 318 -2002,, Nhà xuất Xây Dựng – 2003 74 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ... www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo ? ?Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học? ?? Khoa XD Cầu đường năm 2006 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: Đề tài nghiên cứu tính phân tích cầu phần mềm RM2004 tính tốn thiết kế kết cấu cầu. .. www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo ? ?Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học? ?? Khoa XD Cầu đường năm 2006 NGHIÊN CỨU PHẦN MỀM RM2004 TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẦU DẦM LIÊN TỤC THI CƠNG PHÂN ĐOẠN - ỨNG DỤNG THIẾT KẾ CẦU... trial version www.pdffactory.com Tuyển tập báo cáo ? ?Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học? ?? Khoa XD Cầu đường năm 2006 2.4 Nghiên cứu ứng dụng phần mềm RM2004 thiết kế cầu đúc hẩng.2I.4.1-Các bước