Hướng dẫn nâng cao Phân tích thi cơng cầu FCM sử dụng chức Civil CONTENTS Quy trình thi cơng phân tích thi cơng dạng cầu FCM Cài đặt môi trường làm việc Khai báo đặc tính vật liệu mặt cắt Mơ hình kết cấu Mơ hình dầm hộp bê tơng dự ứng lực trước 10 Mơ hình trụ 16 Khai báo nhóm kết cấu 17 Khai báo nhóm biên nhập điều kiện biên 21 Gán nhóm tải trọng 24 Khai báo xếp bước thi công 26 Khai báo bước thi công 26 Sắp xếp giai đoạn thi công 31 Nhập tải trọng 34 Construction Stage Analysis of Prestressed Concrete Box Bridge (FCM) using General Functions Quy trình thi cơng phân tích thi cơng dạng cầu FCM Trong hướng dẫn này, quy trình tốn phân tích thi cơng trình bày dạng outline Lấy ví dụ phân tích cầu bê tông dự ứng lực trước dầm hộp sử dụng phương pháp thi công đúc hẫng cân bằng_Free Cantilever Method (FCM) Sử dụng cơng cụ mơ hình có sẵn “FCM Wizard” cho phân tích thi cơng Substructure construction Form traveler assembly Substructure completion Pier table construction and fixity device set Set the form traveler on the pier table Form work assembly, reinforcement bar and tendon placing (7 days) Pour concrete, curing concrete, and jack tendons (5 days) Move Form traveler to next segment Side span construction (FSM) Key segment construction Set bearings, then jacking bottom tendon Pave structure Finishing Chú ý: Bài hướng dẫn lấy ví dụ cầu nhịp đúc hẫng thi công với khuôn trượt_Form Travelers (FT) ADVANCED APPLICATIONS Trong phân tích thi cơng, trình tự thi cơng đưa phải thực xác Tính phân tích thi cơng MIDAS/Civil bao gồm việc kích hoạt/ ngưng kích hoạt nhóm kết cấu, nhóm điều kiên biên nhóm tải trọng Quy trình phân tích thi cơng dạng cầu FCM sau: Khai báo vật liệu mặt cắt Mơ hình kết cấu Khai báo nhóm kết cấu_Structure Group Khai báo nhóm điều kiện biên_Boundary Group Khai báo nhóm tải trọng_Load Group Nhập tải trọng Bố trí cáp Cáp dự ứng lực trước Khai báo đặc tính vật liệu theo thời gian 10 Thực phân tích kết cấu 11 Kiểm tra kết phân tích “Phân tích thi cơng sử dụng FCM Wizard” mô từ bước tới bước Trong hướng dẫn này, quy trình phân tích dạng cầu đúc hẫng cân sử dụng chức chung trình bày từ bước tới bước Các bước từ tới 11 giống hệt với quy trinhg đưa hướng dẫn “ Phân tích thi cơng sử dụng chức FCM Wizard”,và khơng nhắc lại hướng dẫn Construction Stage Analysis of Prestressed Concrete Box Bridge (FCM) using General Functions Cài đặt môi trường làm việc Để thực tốn phân tích thi công cho cầu FCM, mở file ( New Project) lưu file với tên ‘FCM General.mcb’ ( Save) Sau đó, đưa hệ đơn vị ‘kN’ ‘m’ người dùng thay đổi hệ đơn vị suốt q trình mơ hình cho thuận tiện  Hệ đơn vị thay đổi cách nhấn vào nút lựa chọn ( ) trạng thái phí hình > New Project > Save (FCM General) Tools Tab / Unit System Length> m  ; Force>kN  Hình Gán hệ đơn vị ADVANCED APPLICATIONS Khai báo đặc tính vật liệu mặt cắt Khai báo thông số vật liệu cho dầm, trụ cáp Properties Tab / Material Properties Type>Concrete ; Standard>ASTM (RC) DB>Grade C5000  Type>Concrete ; Standard> ASTM (RC) DB>Grade C4000  Name>Tendon ; Type>User Defined Modulus of Elasticity (2.0e8) Thermal Coefficient (1.0e-5)  Hình Hộp thoại nhập thơng số vật liệu Construction Stage Analysis of Prestressed Concrete Box Bridge (FCM) using General Functions Đầu tiên, khai báo mặt cắt trụ dạng người dùng tự định nghĩa_User Type sau khai báo mặt cắt hộp Sử dụng chức Tapered Section Group, thoog số mặt cắt thay đổi tính tốn dễ dàng sử dụng tính section properties for a variable section range can easily be calculated using the definition of a variable section range (by Group) together with the input of dimensions at both ends While using the Tapered Section Group function, it is unnecessary to define all the dimensions for each segment - only the section properties for pier and center span segment are needed Khai báo mặt cắt trụ Properties Tab / Section Properties DB/User tab Section ID (1) ; Name (Pier) Section Shape>Solid Rectangle ; User>H (1.8), B(8.1)  Hình Hộp thoại khai báo mặt cắt ADVANCED APPLICATIONS Khai báo thông số mặt cắt dầm hộp nhịp Properties Tab / Section Properties PSC tab Section ID (2) ; Name (Span) Section Type>1 Cell Joint On/Off>JO1 (on) ,  Điểm tham chiếu lệch tâm mặt cắt Center-Top mặt cắt có hình dạng thay đổi JI1 (on), JI5 (on) Web Thick > Check all boxes marked Auto Offset>Center-Top  Outer HO1 (0.25) ; BO1 (2.8) ; HO2 (0.35) ; BO1-1 (1.05) ; HO3 (2.1) BO3 (3.55) Inner HI1 (0.275) HI4 (0.25) ; 450 1.750 HI2 (0.325) ; HI3 (1.59) HI5 (0.26) BI1 (3.1) ; BI1-1 (1.35) BI3 (3.1) ; BI3-1 (1.85)  1.350 1.050 1.750 2.800 450 1.250 250 260 2.100 3.100 1.590 325 275 1.750 250 350 1.050 ; 1.850 3.550 Hình Khai báo mặt cắt nhịp Construction Stage Analysis of Prestressed Concrete Box Bridge (FCM) using General Functions Khai báo thông số mặt cắt hộp trụ/ mố Properties Tab / Section Properties PSC tab Section ID (3) ; Name (Support) Section Type>1 Cell Joint On/Off>JO1 (on) , JI1 (on), JI5 (on) Offset>Center-Top Outer HO1 (0.25) ; BO1 (2.8) ; HO2 (0.35) ; BO1-1 (1.05) ; HO3 (6.4) BO3 (3.55) Inner HI1 (0.275) ; HI4 (0.25) ; 450 1.750 ; HI3 (5.3) BI1 (3.1) ; BI1-1 (1.35) BI3 (3.1) ; BI3-1 (1.85)  1.350 325 275 1.750 250 350 1.050 HI2 (0.325) HI5 (0.85) 1.050 1.750 2.800 450 1.250 250 850 6.400 5.300 3.100 1.850 3.550 Hình Khai báo mặt cắt hộp trụ  Để tạo nhóm mặt cắt thay đổi phải chọn khai báo dạng mặt cắt thay đổi trước Sau hoàn thành việc nhập thông số mặt cắt, Mặt cắt thay đổi định nghĩa với mã mặt cắt ID   Mỗi phân đoạn dầm khai báo phần tử thay đổi tuyến tính khó để chế tạo ván khn cong Do đó, khai báo mặt cắt thay đổi có phân đoạn hàm tuyến tính, mơ hình với phân đoạn dầm coi phần tử Properties Tab / Section Tapered tab Section ID (4) ; Name (Span-Support) Section Type>PSC-1 Cell ; Joint On/Off>JO1 (on) Size-I> (Span) Size-J> (Support) ADVANCED APPLICATIONS y Axis Variation>Linear ; z Axis Variation>Linear  Offset>Center-Top Section ID (5) ; Name (Support-Span) Section Type>PSC-1 Cell ; Joint On/Off>JO1 (on) Size-I> (Support) Size-J> (Span) y Axis Variation>Linear ; z Axis Variation>Linear Offset>Center-Top  Hình Mặt cắt thay đổi Construction Stage Analysis of Prestressed Concrete Box Bridge (FCM) using General Functions Theo quy trình trên, thơng tin cho bước thi công thứ nhập sau: *STAGE NAME=CS2, 12, YES, NO STEP=7 AELEM=P1Seg1, 5, P2Seg1, ALOAD=FT-P1Seg1, FIRST, FT-P2Seg1, FIRST, PS-P1Seg1, FIRST PS-P2Seg1, FIRST, WC-P1Seg2, 7, WC-P2Seg2, DLOAD=WC-P1Seg1, FIRST, WC-P2Seg1, FIRST FT-PierTable1, FIRST, FT-PierTable2, FIRST Nhấn nút Run sau hoàn thiện việc nhập liệu ( ) Do đó, việc khai báo bước thi cơng dễ dàng với quy trình nêu 33 ADVANCED APPLICATIONS Nhập tải trọng Nhập tải trọng cho bước thi công, tải trọng thi công bao gồm tải trọng ván khuôn, bê tông ướt, tải trọng thân đốt đúc, dự ứng lực, tải tringj thời gian tải trọng bổ sung Quy trình nhập tải trọng thi công sau: Tải trọng thân kết cấu Ván khuôn Bê tông ướt Dự ứng lực Tải trọng thời gian Tải trọng thân Để tự động áp tải trọng thân cho tổng thể kết cấu, người dùng khai báo tải trọng thân trước gán vào bước CS1 Load / Self Weight Load Case Name>Self Load Group Name>Self Self Weight Factor>Z (-1) 34 Construction Stage Analysis of Prestressed Concrete Box Bridge (FCM) using General Functions Sau nhập tải trọng ván khn Giả sử tải trọng ván khn có tải trọng thẳng đứng 800 kN với mô men theo trục y 2000 kN-m, tác dụng vào đầu phần hẫng Một chọn sang chế độ thi cơng, nhóm kết cấu, tải trọng biên gán bước thi công tự động kích hoạt, tải trọng nhập dễ dàng Sử dụng công cụ Stage Toolbar để chuyển đổi bước thi công nhập tải trọng Stage>CS1 Iso View Load Tab / Static Loads Option/ Nodal Loads Select Single ( Node : 21 ) Load Case Name>FT Options>Add ; ; Load Group Name>FT-PierTable1 FZ ( -800 ), MY ( -2000 ) Select Single ( Node : 29 ) Load Case Name>FT Options>Add ; ; Load Group Name>FT-PierTable1 FZ ( -800 ), MY ( 2000 ) Select Single ( Node : 71 ) Load Case Name>FT Options>Add ; ; Load Group Name>FT-PierTable2 FZ ( -800 ), MY ( -2000 ) Select Single ( Node : 63 ) Load Case Name>FT Options>Add ; ; Load Group Name>FT-PierTable2 FZ ( -800 ), MY ( 2000 ) 35 ADVANCED APPLICATIONS Tải trọng ván khuôn xác định theo giai đoạn thi công sử dụng  Phần tải trọng nhập dễ dàng MCT command Shell Tải trọng nút_ Nodal Loads MCT command “CONLOAD” Phần giải thích chi tiết tìm thấy mục phụ lục “MCT Command Quick Reference” hướng dẫn online  quy trình giống với bước CS1 Node 63 Node 71 Node 29 Node 21 Hình 28 Nhập tải trọng ván khn 36 Construction Stage Analysis of Prestressed Concrete Box Bridge (FCM) using General Functions  Bằng cách sử dụng chức Bill of Material, chiều dài, diện tích bề mặt khối lượng phần tử tính tốn dễ dàng Phần giải thích chi tiết cho chức người dùng vào mục hướng dẫn online Tools > Bill of Material  Mặt cắt Tapered Section Group nên chuyển đổi dạng Tapered Type section khối lượng nhóm mặt căt sthay đổi tính thay cho phần tử Nhập tải trọng thân bê tông ướt sau thực xong việc nhập tải ván khn Khối lượng bê tơng ướt tính tốn từ chức “Hóa đơn vật liệu_ Bill of Material” Trước tính tốn khối lượng phần tử, chuyển đổi mặt cắt có dạng nhóm mặt cắt chuyển đổi_ Tapered Section Group dạng loại mặt cắt chuyển đổi_ Tapered Type Thực việc chuyển đổi, mặt cắt từ 101-112 tạo Hình 29 Stage>Base  Properties Tab/ Tapered Group Name>1stspan New Start Section Number ( 101 )   Properties Tab / Section Properties  Chỉnh sửa thông tin mặt cắt thực chế độ Base Mode  Nhập số thứ tự cho nhóm mặt cắt tạo Hình 29 Chuyển đổi thành Tapered Type Section 37 ADVANCED APPLICATIONS Sử dụng chức Bill of Material để tính tốn khối lượng thân đốt đúc Trong hình 30, mặt cắt từ 101 tới 111 đại diện tương ứng cho đốt đúc từ 11, đốt đúc đỉnh trụ đại diện mặt cắt 112 Chiều dài, diện tích bề mặt khối lượng đốt xác định thông qua mặt cắt Tools / Bill of Material Select BOM outputs>Beam-Truss Element BOM type1 (on) Hình 30 Bill of Material 38  Construction Stage Analysis of Prestressed Concrete Box Bridge (FCM) using General Functions  Nhập trọng lượng bê tông ướt sử dụng lệnh MCT Command Shell Tải trọng tác dụng lên nút MCT command “*CONLOAD” Trọng lượng bê tông ướt nhập mô qua lực thẳng đứng mô ment uốn theo trục y Lực thẳng đứng tải trọng thân phân đoạn đốt đúc thi công đầu cánh hẫng giai đoạn thi cơng Mơ men  uốn tính dựa giả thiết độ lệch tâm bê tông ướt 2.5m Stage>CS1 Load Tab/ Static Loads Option /Nodal Loads Select Single ( Node : 21 ) Load Case Name>WC Options>Add ; ; Load Group Name>WC-P1Seg1 FZ ( -173.0 ), MY ( -173.0*2.5 ) Select Single ( Node : 29 ) Load Case Name>WC Options>Add ; ; Load Group Name>WC-P1Seg1 FZ ( -173.0 ), MY ( 173.0*2.5 ) Select Single ( Node : 71 ) Load Case Name>WC Options>Add ; ; Load Group Name>WC-P2Seg1 FZ ( -173.0 ), MY ( -173.0*2.5 ) Select Single ( Node : 63 ) Load Case Name>WC Options>Add ; ; Load Group Name>WC-P2Seg1 FZ ( -173.0 ), MY ( 173.0*2.5 ) Node 63 Node 71 Node 29 Node 21 Hình 31 Nhập trọng lượng bê tông ướt 39 ADVANCED APPLICATIONS Tiếp theo, nhập dự ứng lực Từ việc khai báo điểm đầu, điểm uốn điểm cuối, liệu cáp tối ưu tạo tự động chương trình Tọa độ cáp 3D theo trục x khai báo liệu cáp Trước khai báo tọa độ cáp, người dùng phải nhập đặc tính cáp Stage>Base Load Tab/ (Temp./Prestress Loads )/ Tendon Property Tendon Name ( TOP ) ; Tendon Type>Internal Material>3: tendon Total Tendon Area (0.0026353) or Tendon Area>15.2mm(0.6＂) Number of Tendon Area (19)   Hệ số độ tự chùng cáo số cơng thức Maguraa Nó dùng để tính hiệu ứng tự chùng vật liệu cáp theo thời gian Giả sử 10 giá trị độ tự chùng cáp thơng thường, 45 giá trị cho cáp có độ tự chùng thấp Giải thích chi tiết cho hệ số tự chùng có file hướng dẫn phân tích kết cấu midas Civil phần “Prestress Loss’’ Duct Diameter (0.103) ; Relaxation Coefficient (45)  Curvature Friction Factor (0.2) ; Wobble Friction Factor (0.001) Ultimate Strength (1900000) ; Yield Strength (1600000) Load Type>Post-Tension Anchorage Slip>Begin (0.006) ; Tendon Name ( BOTTOM ) Tendon Type>Internal ; End (0.006)  Material>3: tendon Total Tendon Area (0.0026353) or Tendon Area>15.2mm(0.6＂) Number of Tendon Area (19)  Duct Diameter (0.103) ; Relaxation Coefficient (45) Curvature Friction Factor (0.3) ; Wobble Friction Factor (0.0066) Ultimate Strength (1900000) ; Yield Strength (1600000) Load Type>Post-Tension Anchorage Slip>Begin (0.006) 40 ; End (0.006)  Construction Stage Analysis of Prestressed Concrete Box Bridge (FCM) using General Functions Hình 32 Nhập đặc tính cáp φ6˝- 19 CL Kích 일단긴 장 đầu 상 부 강 연 Cáp 양단긴 Kích cả장hai đầu 선 150.000 19.000 12 @ 4.750 = 57.000 2.000 FSFSM M 구간 7.000 12 @ 4.750 = 57.000 7.000 1.000 F CFCM M 구간 Pier Table 주두부 F CFCM M 구간 K ey S eg 12 K ey S eg 11 10 1 φ6˝- 19 12 Kích 일 단 긴 장 đầu Kích hai đầu 양 단 긴장 Kích đầu 일 단긴장 Cáp 부 강 연 11 φ6˝- 19 P1 하 10 선 Hình 33 Bố trí cáp dự ứng lực 41 ADVANCED APPLICATIONS Hình 34 Bố trí cáp cho nhịp biên Hình 35 Bố trí cáp cho nhịp 42 Construction Stage Analysis of Prestressed Concrete Box Bridge (FCM) using General Functions  Điểm tâm mặt cắt hôp bê tông dự ứng lực điểm đặt cáp tâm tham chiếu khai báo mặt cắt hợp centertop  Khai báo cáp số cho đỉnh trụ Hình 33 tới 35 Tree Menu > Group>Structure Group>PierTable1>Active Load Tab / (Temp./ Prestress) Option / Tendon Profile Tendon Name (P1TC1R) Select All or ; Tendon Property>TOP Assigned Elements (21to28) Input Type > 3D ; Curve Type > Spline Straight Length of Tendon>Begin (0) ; End (0) Profile  Độ dốc có giá trị cố định bật kiểm tra FIX Nói cách khác, đường cong tạo với độ dốc tính tốn 1>x ( ), y ( ), z ( -0.3 ), fix (off)  2>x ( ), y ( ), z ( -0.15 ), fix (on), Ry ( ), Rz ( ) 3>x ( 12 ), y ( ), z ( -0.15 ), fix (on) , Ry ( ), Rz ( ) 4>x ( 14 ), y ( ), z ( -0.3 ), fix (off) Tendon Shape>Straight Profile Insertion Point ( 78, -3.09, ) X Axis Direction>X  Hình 36 Khai báo liệu cáp 43 ADVANCED APPLICATIONS Sử dụng lệnh Copy cáp P1TC1R để khai báo liệu cáp khác có tọa độ trục y Name>P1TC1R Name>P1TC1R-Copy Tendon Name (P1TC2R) Profile Insertion Point ( 78, -3.74, )  Hình 37 Sao chép liệu cáp dự ứng lực  Dữ liệu cáp khai báo đơn giản sử dụng tính MCT Command Shell Trong MCT command liệu cáp có dịng lệnh “*TDN-PROFILE” 44 Khai báo liệu cáp sử dụng quy trình  Construction Stage Analysis of Prestressed Concrete Box Bridge (FCM) using General Functions Sau khai báo liệu tất cáp, gán cáp cho giai đoạn thi công hộp thoại khai báo cáp dự ứng lực Stage>CS1 Load Tab/ (Temp./ Prestress) Option / Tendon Prestress  Chọn “Both” “1st Jacking” người dùng muốn kích cáp hai đầu Load Case Name>PS ; Tendon>P1TC1L, P1TC1R Stress Value>Stress Selected Tendons ; 1st Jacking>Begin Begin (1330000 ) ; Grouting : after ( ) Load Group Name>PS-PierTable1  End ( )   Khi khai báo bước thi cơng hiểu lúc cáp kéo phun vữa Ứng suất tính dựa mặt cắt thực trước phun vữa tính dựa mặt cắt liên hợp sau phun Khi người dngf lựa chọn giá trị “1” Grouting cáp kéo trước phun vữa Load Case Name>PS ; Load Group Name>PS-PierTable1 Selected Tendons>P1TC1L, P1TC1R Tendon>P1TC2L, P1TC2R Stress Value>Stress Tendon Selected Tendons ; 1st Jacking>Begin Begin (1330000 ) ; End ( ) Grouting : after ( ) Load Case Name>PS ; Load Group Name>PS-PierTable2 Selected Tendons>P1TC2L, P1TC2R Tendon>P2TC1L, P2TC1R Stress Value>Stress Tendon Selected Tendons ; 1st Jacking>Begin Begin (1330000 ) ; End ( ) Grouting : after ( ) Load Case Name>PS ; Load Group Name>PS-PierTable2 Selected Tendons>P2TC1L, P2TC1R Tendon>P2TC2L, P2TC2R Stress Value>Stress Tendon Selected Tendons ; 1st Jacking>Begin Begin (1330000 ) ; End ( ) Grouting : after ( ) 45 ADVANCED APPLICATIONS Hình 38 Tải trọng dự ứng lực  Dự ứng lực khai báo dễ dàng thông qua mơ lệnh MCT Command Shell Dịng lệnh dự ứng lực “*TDNPRESTRESS” 46 Áp dự ứng lực vào bước thi cơng sử dụng quy trình  Construction Stage Analysis of Prestressed Concrete Box Bridge (FCM) using General Functions Cuối cùng, nhập thời gian thi công theo giai đoạn Nhập khoảng thời gian thi công trụ 60 ngày Vì tải trọng thời gian bước CS14 60 ngày, nên người dùng chuyển mơ hình sang bước thi cơng CS14 sau nhập giá trị thời gian Stage>CS14 Load Tab / Construction Stage Options / C.S.Loads /Time Loads for Construction Stage Select Window (Fig.39, ①) Load Group Name>TimeLoad Options>Add Time Loads ( 60 )  ① Hình 39 Nhập Tải trọng thời gian_Time Load Thực phân tích kết cấu Chúng ta thực phân tích kết cấu Analysis / Perform Analysis Tham khảo phần phân tích kết hướng dẫn “Phân tich thi cơng sử dụng tính mơ hình FCM Wizard” 47 ... Mơ hình dầm hộp bê tơng dự ứng lực trước Mơ hình dầm hộp bê tơng dự ứng lực trước Mơ hình đốt đúc phần tử dầm phân chia xà mũ (đốt đỉnh trụ) điểm giao với trụ điểm tâm Trong vùng đúc đà giáo cố. .. thời gian 10 Thực phân tích kết cấu 11 Kiểm tra kết phân tích ? ?Phân tích thi công sử dụng FCM Wizard” mô từ bước tới bước Trong hướng dẫn này, quy trình phân tích dạng cầu đúc hẫng cân sử dụng... Quy trình thi cơng phân tích thi công dạng cầu FCM Trong hướng dẫn này, quy trình tốn phân tích thi cơng trình bày dạng outline Lấy ví dụ phân tích cầu bê tông dự ứng lực trước dầm hộp sử dụng phương