-1- MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Như biết cầu treo dây võng dạng kết cấu có nhiều ưu điểm: yếu tố thẩm mỹ, khai thác triệt để tính vật liệu cấu tạo nên phận cầu, khả vượt độ lớn mà loại kết cấu khác không làm kể cầu dây văng Chính mà cầu treo dây võng ngày xây dựng nhiều giới Việt Nam, cụ thể Đà Nẵng có Cầu Thuận Phước trở thành biểu tượng thành phố miền trung Về mặt kỹ thuật cầu treo dây võng hệ siêu tĩnh bậc cao Nên có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phân bố nội lực cầu treo dây võng như: chiều dài nhịp, cấu tạo dầm chính, số lượng mặt phẳng dây treo, khoảng cách dây treo, chiều cao tháp cầu, vật liệu… mà việc nghiên cứu phân bố nội lực chuyển vị phận cầu quan trọng, để tận dụng tối đa khả chịu lực tiết kiệm vật liệu Về mặt nhu cầu thực tế xã hội Giao Thông Vận Tải có chương trình xây dựng 186 cầu treo dân sinh để đảm bảo giao thông cho tỉnh miền núi phía bắc, miền trung tây nguyên Chính mà nghiên cứu cầu treo dây võng cần thiết thực tế Trong đề tài “nghiên cứu ảnh hưởng khoảng cách dây treo đến phân bố nội lực chuyển vị cầu treo dây võng nhịp” số Mục tiêu nghiên cứu đề tài Nội dung luận văn tập trung giải hai vấn đề sau: - Nghiên cứu vận dụng lý thuyết tính toán cầu treo dây võng - Phân tích ảnh hưởng khoảng cách dây treo đến phân nội lực biến dạng kết cấu cầu treo dây võng với sơ đồ chọn sẵn Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu thực theo trình tự sau: - Tìm kiếm tổng hợp tài liệu liên quan -2- Trình bày lý thuyết tính toán kết cấu cầu treo dây võng đặc biệt nghiên cứu sâu phương pháp phần tử hữu hạn - Lựa chọn trường hợp nghiên cứu cụ thể sau tiến hành xây dựng mô hình kết cấu cho trường hợp nhờ phần mềm Midas/Civil - Tổng hợp, phân tích, so sánh kết nội lực biến dạng trường hợp nghiên cứu từ rút kết luận kiến nghị Giới hạn đề tài Đề tài xem xét phân tích cầu giai đoạn khai thác, dùng lý thuyết biến dạng nhỏ phân tích tuyến tính mà không xét đến giai đoạn thi công Luận văn không sâu nghiên cứu động lực học công trình, ổn định tổng thể kết cấu kiểm toán ứng suất tiết diện -3- CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CẦU TREO DÂY VÕNG Trong chương đề tài giới thiệu cách khái quát lịch sử phát triển cầu treo dây võng giới Việt Nam 1.1 Lịch sử phát triển cầu treo dây võng giới Cầu treo dây võng có lịch sử phát triển lâu đời Cách 2000 năm cầu treo dây võng với cáp treo xích sắt xây dựng Trung Quốc ấn Độ Cầu treo dây võng đời Phương Đông lại thực phát triển Châu Âu vào kỷ 19 công nghiệp luyện thép phát triển mạnh Cho đến nay, 20 cầu có nhịp dài giới cầu treo dây võng Cầu Jacobs Creek xây dựng vào năm 1801 với nhịp dài 21.3m công trình sư Finley Mỹ Chiếc cầu dùng cho xe ô tô xưa cầu Clifton Anh (Hình 1.1) xây dựng vào năm 1831 hoàn thành vào năm 1864, cầu với cáp chủ có dạng xích sắt Cùng với phát triển máy tính điện tử công nghệ thiết bị thi công, vật liệu xây dựng trình độ khoa học kỹ thuật, cầu treo dây võng ngày vượt nhịp lớn Một số cầu treo dây võng có chiều dài nhịp lớn 1000m giới thống kê (bảng 1.1) Với yếu tố thẩm mỹ nồi bật nhiều cầu treo dây võng trở thành biểu tượng cho vùng, quốc gia như: cầu Golden Gate (Hình1.2), cầu Mackinac Mỹ, cầu Tsing Ma Hồng Kông, cầu JangYin (Hình 1.3) Trung Quốc… Hiện nay, cầu treo Akashi Kaikyo (Hình 1.4) cầu treo dây võng dài giới hoàn thành năm 1998, sau 10 năm thi công, sơ đồ nhịp 960+1991+960 (m) = 3911m, có xe Cầu nối liền Bắc Maiko ( Shikoku ) Nam Matsuho ( Awaji ), hai bên cầu dẫn bê tông 1.2 Lịch sử phát triển cầu treo dây võng Việt Nam Ở nước ta bắt đầu xây dựng nhiều cầu treo bán vĩnh cửu từ năm 1965 Nhưng cầu treo loại cầu cáp không cổng, có hệ dây, với -4khẩu độ từ 80-120m Loại cầu thiết kế định hình ứng dụng rộng rãi thời kỳ chiến tranh (1965-1975) [10] Với phát triển mạnh khoa học công nghệ khía cạnh lý thuyết tính toán, phần mềm ứng dụng, cộng nghệ thi công, vật liệu nước ta xây dựng nhiều cầu treo dây võng vượt nhịp lớn Cụ thể cầu treo dây võng có quy mô tương đối lớn xây dựng khai thác cầu Thuận Phước (Hình 1.5) thành phố Đà Nẵng Cầu Thuận Phước bắc qua sông Hàn thiết kế với thông số sau: cầu có trụ tháp cao 92m, cách 405m, tĩnh thông thuyền 27m, kết cấu dầm hộp thép hợp kim suốt toàn nhịp treo, chế tạo công nghệ dầm tăng cứng theo tiêu chuẩn quốc tế Cầu có tổng chiều dài 1.856m (dài cầu Mỹ Thuận 300m), rộng 18m cho xe lưu thông, tải trọng 13 với tổng kinh phí xây dựng 650 tỷ đồng Đây cầu treo dây võng có độ lớn nước ta Phần nhịp chính: - Chiều dài nhịp: 125 – 405 – 125 (m) - Kết cấu dầm: dầm hộp thép - Trụ tháp: kết cấu BTCT, cao 92m, móng cọc khoan nhồi đường kính D2500, sâu khoảng 64m 1.3 Kết Luận Tóm lại cầu dây võng xây dựng nhiều giới phát triển tương lai Nhiều công trình cầu trở thành biểu tượng thành phố đất nước Còn Việt Nam năm gần cầu treo dây võng đề xuất xây dựng nhiều nơi, việc nghiên cứu cầu dây võng cần phải xem xét đầu tư thích đáng -5- Hình 1.1 Cầu Clifton cấu tạo hệ cáp chủ [11] Hình 1.2 Cầu Golden Gate [11] Hình 1.3 Cầu Jang Yin [11] -6- Hình 1.4 Cầu Akashi Kaikyo [11] MOÁ MOÁ Hình 1.5 Phối cảnh sơ đồ cầu Thuận Phước [11] Bảng 1.1 Một số cầu treo dây võng giới [11] STT Ảnh Cầu Tên Cầu Năm Hoàn Thành Sơ Đồ Nhịp (m) 1998 960 – 1991 – 960 Akashi-Kaikyo Nhật Bản -7Runyang Trung Quốc 2005 1490 1964 370,3 – 1298,5 – 370,3 1937 342,9 – 1280 – 342,9 1997 310 – 1210 – 280 1989 274 – 1100 – 274 1973 231 – 1074 – 255 1931 185,9 – 1066,8 – 198,1 Verrazano-Narrows Mỹ (New York) Golden Gate Mỹ(San Francisco) Högakustenbron Thụy Điển Minami Bisan-Seto Nhật Bản Boğaziçi Thổ Nhĩ Kỳ (Istanbul) George Washington Mỹ (New York) -8- CHƯƠNG CÁC ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA CẦU TREO DÂY VÕNG Trong chương đề tài giới thiệu đặc điểm bản, phân loại, thông số quan trọng phận cầu treo dây võng 2.1 Cấu tạo phận cầu treo dây võng Cấu tạo chung cầu treo dây võng thể hình 2.1 bên Hình 2.1 Cấu tạo chung cầu treo dây võng [10] 2.2 Trụ tháp cầu Trụ tháp kết cấu trung gian thẳng đứng, tiếp nhận lực từ cáp chủ truyền xuống truyền chúng đến móng Trụ tháp làm thép bêtông cốt thép • Trụ tháp bêtông cốt thép có kích thước lớn, thi công phức tạp chi phí tu bảo dưỡng thấp, dễ tạo kiểu dáng kiến trúc trụ tháp thép • Trụ tháp thép có trọng lượng nhẹ, dễ thi công giá thành vật liệu cao yêu cầu tu bảo dưỡng khai thác đòi hỏi cao Theo phương dọc cầu, trụ tháp chia làm loại: tháp cứng, tháp mềm tháp chân khớp (Hình 2.2) Tùy theo sơ đồ nhịp mà chọn loại trụ tháp thích hợp • Tháp mềm: thường dùng cầu treo nhịp lớn -9• Tháp cứng: thường dùng cầu nhiều nhịp để cung cấp đủ độ cứng cho cầu • Tháp chân khớp thường dùng cầu treo nhịp ngắn Theo phương ngang cầu, trụ tháp thường có dạng dàn, dạng cổng phối hợp hai dạng (Bảng 2.1) Bề rộng cột trụ tháp theo phương dọc cầu thường chọn khoảng 1/20÷1/27 chiều cao cột trụ [10] Một số trụ tháp cầu dây võng giới ( Hình 2.3) 2.3 Dầm cứng Hệ dầm cứng cầu treo dây võng kết cấu dọc để chịu phân bố tải trọng Dầm cứng chia làm loại: (Hình 2.4) • Dầm cứng khớp: thường dùng cho cầu ôtô • Dầm liên tục: thường dùng cho cầu ôtô kết hợp với đường tàu hỏa Vì cầu treo dây võng có độ cứng nhỏ, nhạy cảm với nguyên nhân gây dao động tải trọng gió nguyên nhân gây dao động có tính chất nhịp nhàng Nên dầm cứng phải đảm bảo ổn định khí động học Do đó, dầm cứng thường dùng dầm dàn, dầm hộp có chiều cao thấp cho cầu nhịp lớn dùng dầm I (cho cầu nhịp ngắn) (Hình 2.5) Tỷ số chiều cao dầm (h)và chiều dài nhịp (L) phụ thuộc vào nhiều yếu tố có ảnh hưởng đến độ cứng toàn hệ, thường chọn h = (1/80 ÷ 1/120).L Với nhịp lớn nên chọn tỷ số nhỏ [10] • Khi h > L/60 (độ cứng hệ lớn), tính theo sơ đồ không biến dạng • Khi h ≤ L/60 (độ cứng hệ nhỏ), khả tham gia chịu lực dầm nhỏ so với khả chịu lực dây, tính hệ dây mềm, dầm mềm [10] Để đảm bảo ổn định với gió, bề rộng cầu thường chọn B ≥ 1/25L 2.4 Cáp 2.4.1 Cáp treo Là phận kết nối dầm cứng cáp chủ Tác dụng cáp treo truyền lực từ dầm đến cáp chủ, cáp treo thường chịu kéo nên làm thép tao cáp song song (Hình 2.6) Cáp treo thường bố trí theo -10phương thẳng đứng Ngoài để tăng độ cứng theo phương dọc người ta bố trí cáp treo xiên, bố trí kết hợp Chiều dài tối thiểu dây treo không nhỏ 1,5m (trọng tâm xe di động cầu phía dây chủ để đảm bảo an toàn ổn định ngang cầu) có trường hợp chọn không (nối sát với dầm cứng) nhằm mục đích nâng cao độ cứng cầu.[10] 2.4.2 Cáp chủ Cáp chủ phận chịu lực cầu treo dây võng, có tác dụng tiếp nhận lực từ cáp treo truyền đến trụ tháp mố neo Trong khứ cáp chủ làm dây xích, sau thay sợi cáp đơn song song đến bó thép sợi cường độ cao lần áp dụng cho cầu Brooklyn năm 1883 Ngày dùng cho nhiều cầu treo dây võng nhịp dài giới Các loại bó sợi song song bó sợi xoắn thể (bảng 1.3) Thông thường cáp chủ gồm nhiều tao cáp bó lại với vòng tròn (Hình 2.7 2.8) Ở trạng thái hệ chưa chịu tác dụng tải trọng di động, dây chủ thường có dạng đường cong parabol Tỷ lệ đường tên võng f chiều dài nhịp L phụ thuộc giá thành xây dựng cầu đảm bảo điều kiện ổn định khí động học Thông thường tỷ lệ lấy khoảng 1/10 [10] 2.5 Neo cáp Thông thường có hai biện pháp neo cáp chủ: Neo vào đất khối neo neo vào dầm cứng (Hình 2.9) • Neo vào đất khối neo (Hình 2.10,2.11) Khối neo bao gồm: móng, khối neo, đai giữ, cáp neo dầm hộp bảo vệ Hệ thống neo chia thành hệ thống neo trọng lực hệ thống hầm neo Hệ thống neo trọng lực sử dụng trọng lượng thân khối neo để cân với lực kéo cáp chủ Hệ thống hầm neo truyền lực kéo từ cáp chủ trực tiếp vào đất nền.[10] • Neo vào dầm cứng Biện pháp có ưu điểm đơn giản, giảm khối lượng xây dựng hố neo có nhược điểm lực căng dây gây uốn -65- Hình 4.32: Biểu đồ thay đổi giá trị chuyển vị dầm chủ chịu tải thân Bảng 4.13 Giá trị chuyển vị mặt cắt MC4(giữa nhịp) Khi chịu tải Lc1, sơ đồ 80+240+80m CHUYỂN VỊ CỦA DẦM CHÍNH KHI CHỊU TẢI LC1 L Y 0.09783 0.097456 9.9 0.093389 12 0.092908 15 0.093244 Hình 4.33: Biểu đồ thay đổi giá trị chuyển vị dầm chủ chịu tải Lc1 • Từ kết ( bảng 4.12; 4.13 hình 4.32; 4.33) ta thấy : Khi khoảng cách dây treo tăng dần chuyển vị dầm chủ giữa nhịp thay đổi theo biểu đồ dạng parabole Trong trường hợp khoảng cách dây treo khoảng -6612m chuyển vị dầm nhỏ Có thể giải thích sau: Chuyển vị dầm chủ hệ cầu treo tổng chuyển vị thân dầm chủ cộng với chuyển vị cáp chủ Trong tăng khoảng cách dây treo làm cho chuyển vị thân dầm chủ tăng chuyển vị cáp chủ lại giảm ngược lại mà ta có giá trị khoảng cách dây treo hợp lý để tổng hai chuyển vị nhỏ Bảng 4.14 Giá trị chuyển vị mặt cắt MC4(giữa nhịp) Khi chịu tải thân, sơ đồ 200+500+200m CHUYỂN VỊ CỦA DẦM CHÍNH KHI CHỊU TẢI BẢN THÂN L Y 0.93015 0.926999 9.5 0.9281 12 0.93004 15 0.931104 Hình 4.34: Biểu đồ thay đổi giá trị chuyển vị dầm chủ chịu tải thân Bảng 4.15 Giá trị chuyển vị mặt cắt MC4(giữa nhịp) Khi chịu tải Lc1, sơ đồ 200+500+200m L Y CHUYỂN VỊ CỦA DẦM CHÍNH KHI CHỊU TẢI LC1 9.5 12 15 0.926712 0.923412 0.924875 0.925141 0.9266102 -67- Hình 4.35: Biểu đồ thay đổi giá trị chuyển vị dầm chủ chịu tải Lc1 • Từ kết ( bảng 4.14; 4.15 hình 4.34; 4.35) ta thấy: Khi khoảng cách dây treo tăng dần chuyển vị dầm chủ giữa nhịp thay đổi theo biểu đồ dạng parabole Trong trường hợp khoảng cách dây treo khoảng 8m chuyển vị dầm nhỏ Có thể giải thích sau: Chuyển vị dầm chủ hệ cầu treo tổng chuyển vị thân dầm chủ cộng với chuyển vị cáp chủ Trong tăng khoảng cách dây treo làm cho chuyển vị thân dầm chủ tăng chuyển vị cáp chủ lại giảm ngược lại mà ta có giá trị khoảng cách dây treo hợp lý để tổng hai chuyển vị nhỏ 4.4.5 Nội lực cáp chủ Hình 4.36: Biểu đồ lực dọc cáp chủ -68Bảng 4.16 Lực dọc cáp chủ (80+240+80m) LỰC DỌC TRONG CÁP CHỦ 9.9 12 1760.311 1727.68 1732.345 1724.999 L Nmin Nmax 2235.398 2198.138 2121.702 2108.985 14 1708.285 2090.74 Hình 4.37: Biểu đồ thay đổi lực dọc cáp chủ • Từ kết ( bảng 4.16 hình 4.37) ta thấy: Khi khoảng cách dây treo tăng dần lực dọc cáp chủ sẽ giảm dần Có thể giải thích sau khoảng cách dây treo tăng tổng giá trị lực kéo dầm chủ thông qua cáp treo truyền vào cáp chủ nhỏ Bảng 4.17 Lực dọc cáp chủ (125+405+125m) LỰC DỌC TRONG CÁP CHỦ KHI CHỊU TẢI BẢN THÂN Nmax 5669.082 5786.197 5520.011 5508.023 3894.114 Nmin 6702.402 6835.494 6701.82 6519.634 4647.245 Hình 4.38: Biểu đồ thay đổi lực dọc cáp chủ -69• Từ kết ( bảng 4.17 hình 4.38) ta thấy: Khi khoảng cách dây treo tăng dần lực dọc cáp chủ sẽ giảm dần Có thể giải thích sau khoảng cách dây treo tăng tổng giá trị lực kéo dầm chủ thông qua cáp treo truyền vào cáp chủ nhỏ Bảng 4.18 Lực dọc cáp chủ (200+500+200m) LỰC DỌC TRONG CÁP CHỦ KHI CHỊU TẢI BẢN THÂN L 9.5 12 15 12442.93 12390.05 12283.48 12244.31 12126.07 max 14200.63 13986.52 13909.64 13826.37 13736.1 Hình 4.39: Biểu đồ thay đổi lực dọc cáp chủ • Từ kết ( bảng 4.16 hình 4.37) ta thấy: Khi khoảng cách dây treo tăng dần lực dọc cáp chủ sẽ giảm dần Có thể giải thích sau khoảng cách dây treo tăng tổng giá trị lực kéo dầm chủ thông qua cáp treo truyền vào cáp chủ nhỏ 4.4.6 Phản lực khối neo cáp chủ Hình 4.40: Giá trị phản lực gối theo phương ngang -70- Hình 4.41: Giá trị phản lực gối theo phương thẳng đứng Bảng 4.19: Phản lực nằm ngang Fx (80+240+80m) PHẢN LỰC TẠI KHỐI NEO CÁP CHỦ 9.9 12 1728.8 1696 1637.8 1629.7 681 660 642.5 637.3 L Fx Fz 15 1613.1 627.7 Hình 4.42: Biểu đồ thay đổi phản lực khối neo cáp chủ • Từ kết ( bảng 4.19 hình 4.42) ta thấy: Khi khoảng cách dây treo tăng lên phản lực khối neo theo phương ngang Fx phương thẳng đứng Fz giảm Có thể giải thích sau: khoảng cách dây treo tăng lực dọc cáp chủ giảm, nên phản lực khối neo giảm Bảng 4.20: Phản lực nằm ngang Fx,Fz (125+405+125m) PHẢN LỰC TẠI KHỐI NEO CÁP CHỦ L 9.9 12 15 Fx 5515 5628.3 5432.6 5364.8 4786.1 Fz 2049 2094.5 2105.1 2003.9 1362.1 -71- Hình 4.43: Biểu đồ thay đổi phản lực khối neo cáp chủ • Từ kết ( bảng 4.20 hình 4.43) ta thấy: Khi khoảng cách dây treo tăng lên phản lực khối neo theo phương ngang Fx phương thẳng đứng Fz giảm Có thể giải thích sau: khoảng cách dây treo tăng lực dọc cáp chủ giảm, nên phản lực khối neo giảm Bảng 4.21: Phản lực nằm ngang Fx,Fz (200+500+200m) PHẢN LỰC TẠI KHỐI NEO CÁP CHỦ L Fx 12320 12155.1 9.9 12063 12 12017.4 15 11910.5 Fz 2399.9 2419.3 2329 2326.4 2288.2 Hình 4.44: Biểu đồ thay đổi phản lực khối neo cáp chủ -72- • Từ kết ( bảng 4.21 hình 4.44) ta thấy: Khi khoảng cách dây treo tăng lên phản lực khối neo theo phương ngang Fx phương thẳng đứng Fz giảm Có thể giải thích sau: khoảng cách dây treo tăng lực dọc cáp chủ giảm, nên phản lực khối neo giảm 4.4.7 Nội lực cáp treo Bảng 4.22: Lực dọc dây treo (80+240+80m) NỘI LỰC CÁP TREO KHI CHỊU TẢI BẢN THÂN L 9.9 12 15 Min 6.887091 11.11742 11.36059 15.00003 17.04604 Max 56.8069 66.78435 68.49345 71.2206 73.43106 Hình 4.45: Biểu đồ thay đổi lực dọc cáp treo • Từ kết ( bảng 4.22 hình 4.45) ta thấy: Khi khoảng cách dây treo tăng lên lực dọc dây treo cũng tăng theo Có thể giải thích sau khoảng cách dây treo tăng dầm chủ tựa gối đàn hồi (điểm neo cáp treo dầm chủ) nên lực dọc mà dầm chủ truyền vào dây treo có xu hướng tăng lên Bảng 4.23: Lực dọc dây treo (125+405+125m) LỰC DỌC TRONG DÂY TREO KHI CHỊU TẢI BẢN THÂN L 9.9 12 15 Nmin 12.33809 20.85795 28.56301 33.2689 40.2341 Nmax 91.2349 102.0779 131.856 146.3952 155.8942 -73- Hình 4.46: Biểu đồ thay đổi lực dọc cáp treo • Từ kết ( bảng 4.23 hình 4.46) ta thấy: Khi khoảng cách dây treo tăng lên lực dọc dây treo cũng tăng theo Có thể giải thích sau khoảng cách dây treo tăng dầm chủ tựa gối đàn hồi (điểm neo cáp treo dầm chủ) nên lực dọc mà dầm chủ truyền vào dây treo có xu hướng tăng lên Bảng 4.24: Lực dọc dây treo (200+500+200m) LỰC DỌC TRONG DÂY TREO KHI CHỊU TẢI BẢN THÂN L Nmin 70.34336 Nmax 183.4274 97.255445 253.30431 9.5 12 117.7507 150.0759 256.11 257.1894 15 188.89526 298.16155 Hình 4.47: Biểu đồ thay đổi lực dọc cáp treo • Từ kết ( bảng 4.24 hình 4.47) ta thấy: Khi khoảng cách dây treo tăng lên lực dọc dây treo cũng tăng theo Có thể giải thích sau khoảng cách dây treo tăng dầm chủ tựa gối đàn hồi (điểm neo -74cáp treo dầm chủ) nên lực dọc mà dầm chủ truyền vào dây treo có xu hướng tăng lên 4.4.8 Chuyển vị ngang trụ tháp Hình 4.48: Biểu đồ chuyển vị trụ tháp theo phương ngang Bảng 4.25 Chuyển vị ngang đỉnh tháp (125+405+125m) Chuyển vị ngang đỉnh tháp L X 0.0582 0.0577 9.9 0.0561 12 0.0553 15 0.0549 Hình 4.49: Biểu đồ thay đổi chuyển vị trụ tháp theo phương ngang • Từ kết ( bảng 4.25 hình 4.49) ta thấy: Khi khoảng cách dây treo tăng lên chuyển vị đỉnh tháp theo phương ngang giảm Có thể giải thích sau: khoảng cách dây treo tăng lực dọc cáp chủ giảm, mà chuyển vị theo phương ngang đỉnh tháp chủ yếu cáp chủ gây nên giảm theo Bảng 4.26 Chuyển vị ngang đỉnh tháp (80+240+80m) Chuyển vị ngang đỉnh tháp L X 0.02 0.018 9.9 0.016 12 0.015 15 0.0145 -75- Hình 4.50: Biểu đồ thay đổi chuyển vị trụ tháp theo phương ngang • Từ kết ( bảng 4.26 hình 4.50) ta thấy: Khi khoảng cách dây treo tăng lên chuyển vị đỉnh tháp theo phương ngang giảm Có thể giải thích sau: khoảng cách dây treo tăng lực dọc cáp chủ giảm, mà chuyển vị theo phương ngang đỉnh tháp chủ yếu cáp chủ gây nên giảm theo Bảng 4.27 Chuyển vị ngang đỉnh tháp (200+500+200m) Chuyển vị ngang đỉnh tháp L X 0.124 0.1238 9.9 0.1232 12 0.123 15 0.1229 Hình 4.51: Biểu đồ thay đổi chuyển vị trụ tháp theo phương ngang • Từ kết ( bảng 4.27 hình 4.51) ta thấy: Khi khoảng cách dây treo tăng lên chuyển vị đỉnh tháp theo phương ngang giảm Có thể giải thích sau: khoảng cách dây treo tăng lực dọc cáp chủ giảm, mà chuyển vị theo phương ngang đỉnh tháp chủ yếu cáp chủ gây nên giảm theo -76- CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Ta có bảng tổng hợp kết sau: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU DẦM CHÍNH CÁP CHỦ CÁP TREO KHOẢNG CÁCH DÂY TREO L=6m L=8m L=9.9m Khoảng cách dây treo tăng Tăng gần tuyến tính =0 (const) Tăng gần tuyến tính Tăng gần tuyến tính Tăng gần tuyến tính L=12m L=15m Momen MC1 Momen MC2 Momen MC3 Momen MC4 Lực cắt Qmc1 Lực cắt Qmc2 Tăng gần tuyến tính Lực cắt Qmc3 Tăng gần tuyến tính Lực cắt Qmc4 Tăng gần tuyến tính Chuyển vị Biểu đồ parabole có điểm cực tiểu Lực dọc Giảm gần tuyến tính Lực dọc Tăng gần tuyến tính PHẢN LỰC Ụ NEO Phản lực theo phương đứng ngang Giảm gần tuyến tính CHUYỂN VỊ ĐỈNH THÁP Chuyển vị Giảm gần tuyến tính • Nội lực dầm chủ: Khi khoảng cách dây treo tăng lên nội lực dầm tăng theo Khi thay đổi khoảng cách dây treo từ nhỏ đến lớn giá trị nội lực thay đổi biến thiên tùy thuộc vào vị trí mặt cắt loại nội lực xem xét Cụ thể giá trị momen lực cắt nhịp biên, 1/4 nhịp 1/2 nhịp tăng theo dạng biểu đồ gần tuyến tính • Nội lực cáp chủ -77Khi khoảng cách dây treo tăng lên lực dọc cáp chủ giảm dần cáp chủ chịu lực cục lớn vị trí có cáp treo neo vào, ngược lại khoảng cách dây treo nhỏ dần cáp chủ chịu lực cục nhỏ hơn, đến khoảng cách dây treo nhỏ đến giá trị tương ứng lực dọc cáp chủ dần không đổi • Nội lực cáp treo Khi ta bố trí khoảng cách dây treo tăng dần lực dọc cáp treo tăng lên theo, ngược lại bố trí khoảng cách dây treo nhỏ dần lực dọc cáp treo nhỏ dần, đến khoảng cách dây treo nhỏ đến giá trị tương ứng lực dọc cáp treo dường không thay đổi nhiều • Chuyển vị dầm chủ Khi tăng dần khoảng cách dây treo giá trị chuyển vị dầm chủ biến đổi theo biểu đồ parabole có đỉnh dưới, tức tương ứng với độ cứng kích thước dầm chủ cho trước ta tìm giá trị khoảng cách dây treo cho dầm chủ chuyển vị theo phương đứng nhỏ • Chuyển vị ngang đỉnh trụ tháp Khi khoảng cách dây treo tăng lên chuyển vị ngang đỉnh tháp nhỏ dần, ngược lại • Phản lực khối neo cáp chủ Khi khoảng cách dây treo tăng dần phản lực khối neo theo phương ngang Fx, phương thẳng đứng Fy nhỏ dần, tức bố trí nhiều cáp treo khối neo cáp chủ chịu phản lực lớn 5.2 Kiến nghị Từ kết luận đề tài xin đưa kiến nghị sau : • Về mặt thực tiễn : thiết kế cầu treo dây võng nhịp ta cần khảo sát để tìm khoảng cách dây treo hợp lý tương ứng với độ cứng kích thước dầm tăng khoảng cách dây treo làm nội lực cấu kiện tăng cấu kiện khác lại giảm ngược lại Còn độ võng dầm chủ ta tìm khoảng cách dây treo hợp lý để độ võng nhỏ -78• Về mặt khoa học : giá trị khoảng cách dây treo hợp lý cho cầu treo dây võng nhịp nằm khoảng (2500/L< K [...]... võng của kết cấu 3. 3 Tính toán cầu treo dây võng theo phương pháp chuyển vị [10] Trong phương trình chuyển vị để tính toán kết cấu cầu treo ẩn số là chuyển vị của các nút liên kết và lực căng trong dây treo Sẽ bỏ qua biến dạng đàn hồi của dây treo, vì chúng rất nhỏ so với độ võng của dầm, với giả thuyết chuyển vị của dầm và chuyển vị của dây treo là như nhau ở các nút liên kết Phương trình chuyển vị. .. phí xây dựng Nhưng với sơ đồ nhịp lớn thì không khả thi • Sơ đồ cầu treo dây võng ba nhịp với một nhịp chính và hai nhịp biên: đây là sơ đồ được dùng phổ biến cho nhiều cầu treo dây võng Trong đó quan hệ tỷ lệ giữa chiều dài nhịp biên và chiều dài nhịp chính ảnh hưởng nhiều đến nội lực và biến dạng của các kết cấu đặc biệt là dầm chủ - 13 Sơ đồ cầu treo dây võng nhiều nhịp với cáp chủ chạy liên tục:... trong cầu treo dây võng 2.7.1 Cách chọn chiều dài nhịp trong cầu treo dây võng Thông thường thì chiều dài nhịp hợp lý của cầu treo dây võng là 400 – 2000m Với khả năng vượt nhịp lớn, cầu treo dây võng là giải pháp để giảm bớt khối lượng móng sâu Tuy nhiên giá thành xây dựng kết cấu bên trên cầu cũng ảnh hưởng nhiều đến chiều dài nhịp, tĩnh không thông thuyền cũng là một yếu tố quyết định đến chiều dài nhịp. .. hệ treo nói chung được thành lập trên cơ sở thỏa mãn điều kiện biến dạng giữa dây treo và dầm cứng thông qua các dây treo Điều kiện liên đới giữa độ võng của dây và độ võng của dầm ở các liên kết trong một trạng thái làm việc (Hình 3. 1) là: r r r r V =W +b −a Trong đó: r V - vectơ độ võng của dây chủ ở các nút liên kết r W - vectơ độ võng của dầm (3. 3) -29r b - khoảng cách hai trục gối của dây và dầm...-11dọc trong dầm cứng Ngoài ra, sự thay đổi nhiệt độ cũng có ảnh hưởng khi sử dụng cách neo này.[10] 2.6 Phân loại cầu treo dây võng 2.6.1 Phân loại theo số lượng nhịp Theo sơ đồ nhịp cầu treo dây võng có thể được chia thành 3 loại sau: - Cầu treo dây võng 1 nhịp: Cầu gồm hai trụ tháp; dầm cứng một nhịp tựa lên hai gối cứng trên trụ tháp và các gối đàn hồi là các điểm neo của các dây võng, cáp... kết vào mố neo đặt sâu trong nền đường (Hình 2.12) - Cầu treo dây võng 3 nhịp: Sơ đồ này được dùng nhiều nhất trong cầu treo dây võng Cầu gồm hai trụ tháp, dầm cứng ba nhịp (có thể là dầm liên tục hay dầm hai khớp) tựa trên các gối cứng là mố, trụ tháp và các gối đàn hồi là các điểm neo của dây võng (Hình 2. 13) - Cầu treo dây võng nhiều nhịp Vì độ cứng của kết cấu rất nhỏ nên cầu treo dây võng. .. hạn, đây là một trong những phương pháp tổng quát nhất để xây dựng mô hình số của mô hình toán học 3. 2 Tính toán cầu treo dây võng bằng phương pháp lực [10] Sơ đồ tính toán kết cấu cầu treo dạng thông thường là hệ dây treo cùng phối hợp làm việc với dầm mặt cầu Trong phương trình lực để tính toán kết cấu cầu treo, ẩn số là lực trong các liên kết giữa dây treo và dầm, lực căng dây treo trong mỗi trạng... cầu treo dây võng Có 2 quan điểm chính trong tính toán cầu treo dây võng • Tính toán theo sơ đồ kết cấu không thay đổi, tức là tính toán như một kết cấu siêu tĩnh theo các phương pháp thông thường của cơ học kết cấu Cụ thể trong sơ đồ tính coi biến dạng của kết cấu dưới tác dụng của tải trọng chỉ ảnh hưởng đến giá trị lực căng mà không ảnh hưởng đến dạng phân bố lực tác động tương hỗ giữa các dây treo. .. cầu Great Belt East.[11] Neo vào nền đất Neo vào dầm cứng Hình 2.9 Các kiểu neo cáp chủ [10] -21- Hình 2.10 Khối neo cầu treo dây võng [11] Hình 2.11 Hệ thống neo [10] -22- Cầu Chavanon ( Pháp - 2000 ) [11] Cầu Humen ( Trung Quốc - 1997 ) [11] Hình 2.12 Cầu treo dây võng một nhịp [10] Cầu Forth Road (Anh - 1964 ) [11] Cầu Mackinac Straits (Mỹ - 1957) [11] Hình 2. 13 Cầu treo dây võng 3 nhịp [10] - 23- ... kể đến ảnh hưởng của chuyển vị đối với cả giá trị và sự phân bố lực tác động tương hỗ với dây treo, là thích hợp cho mọi trường hợp.[10] Còn về mặt lý thuyết thì có hai lý thuyết tính là: lý thuyết đàn hồi và lý thuyết biến dạng lý thuyết đàn hồi để tính toán kết cấu cầu treo có hai phương pháp chính là: phương pháp lực và phương pháp chuyển vị Lý thuyết biến dạng, có xem xét đến biến dạng của cáp trong ... võng. [8] -40- CHƯƠNG PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA KHOẢNG CÁCH DÂY TREO ĐẾN SỰ PHÂN BỐ NỘI LỰC VÀ CHUYỂN VỊ TRONG KẾT CẤU CẦU TREO DÂY VÕNG NHỊP 4.1 Giới thiệu chung Với phương pháp phân tích kết cấu... Luận văn thực phân tích, tính toán số trường hợp cầu treo dây võng cụ thể để nghiên cứu ảnh hưởng khoảng cách dây treo đến phân bố nội lực chuyển vị cầu Nội dung chương tập trung phân tích với... phẳng dây cáp chủ 2.7 Cách bố trí chiều dài nhịp cầu treo dây võng 2.7.1 Cách chọn chiều dài nhịp cầu treo dây võng Thông thường chiều dài nhịp hợp lý cầu treo dây võng 400 – 2000m Với khả vượt nhịp