NGHIÊN cứu ỨNG DỤNG PHẦN mềm MIDAS CIVIL TÍNH TOÁN kết cấu cầu dây VÕNG ỨNG DỤNG CHO cầu NGUYỄN văn TRỖI TRẦN THỊ lý

Trong kết cấu cầu dây võng ta mô hình phân tích ngược trong quá trình thi công, Đó là đặc điểm nổi bật mà các loại kết cấu cầu khác không làm được...  Khả năng phân tích tải trọng di

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦM MỀM MIDAS CIVIL TÍNH TOÁN KẾT CẤU CẦU TREO DÂY VÕNG ỨNG DỤNG CHO CẦU

NGUYỄN VĂN TRỖI -TRẦN THỊ LÝ

Lý thuyết tính toán.

Công cụ tính toán.

IV Aïp dụng tính toán.

V Kết luận.

I TỔNG QUAN

Cầu dây võng là loại cầu trong đó bộ

phận chịu lực chính là cáp do đó tận

dụng được hết thành tựu của khoa

học về sự làm việc của vật liệu

Chính vì ưu điểm này nên cầu treo vượt nhịp lớn mà các loại kết cấu khác không làm được Ví dụ như cầu Akashi Kaikyo

ở nhật bản vượt nhịp tới 1991m Đặc

điểm nổi bật là có dầm ngang cứng

liên tục để tạo ra độ cứng cần thiết

đối với cầu và tạo sự phân bố tải

trong qua tháp theo cáp vì thế đã hạn

chế đáng kể sự biến dạng của cáp

Kết cấu cầu dây võng có hai loại:

Dầm mềm và dầm cứng Kiểu

điểm trong công nghệ chế

tạo ,mức độ an toàn và làm

tăng độ cứng của cả hệ

Trong kết cấu cầu dây võng ta mô

hình phân tích ngược trong quá trình thi công, Đó là đặc điểm

nổi bật mà các loại kết cấu

cầu khác không làm được.

MiDAS - CIVIL là phần mềm có khả

năng tính toán kết cầu rất mạnh được du nhập vào Việt Nam trong một vài năm gần đây Nó có thể

mô hình, tính toán các loại cầu

lớn như: Cầu dây văng có điều

chỉnh nội lực, cầu vòm, cầu dây võng Với các loại mặt cắt

ngang rất đa dạng và phong phú.

HỖ TRỢ TRỰC TIẾP VIỆC MÔ HÌNH HÓA CÁC DẠNG SƠ ĐỒ KẾT CẤU RIÊNG BIỆT NHƯ CẦU DÂY VĂNG, DÂY VÕNG, ĐÚC HẪNG, ĐÚC ĐẨY

CẦU DÂY VÕNG

 Khả năng phân tích tải trọng di động mạnh

 Tính lực điều chỉnh trong các dây cáp cầu treo

 Khả năng tính toán thiết kế theo nhiều tiêu chuẩn tiên tiến: Asshto-LRFD98, Canada, Bs

 Mô hình phân tích ngược cầu treo dây võng

II Tổng quan về các bộ phận kết cấu trong cầu và số liệu

đầu vào

Cầu được thiết kế với nhịp như sau

100-400-100m, mặt cắt ngang dầm hộp BTCT f’c =50MPA, h=2m.Mặt cắt ngang gồm 6làn xe chạy và 2 làn

đi bộ Cáp chủ đường kính 0.6m, khoảng cách

giữa hai cáp chủ là 23.5m Cáp treo có đường kính 0.15m, f=40m.

Cầu gồm các bộ phận sau:

1 Dầm : Kết cấu dọc để chịu và phân bố tải trọng hoạt tải.

2 Cáp chủ: Tổ hợp các bó sợi cáp song song,là bộ phận chịu lực chính của cầu nâng đỡ dầm và hệ mặt cầu và truyền tải trọng qua tháp cầu tới trụ và nền móng.Sự truyền tải từ dầm lên cáp chủ được thực hiện thông qua cáp treo.

3 Tháp cầu: Kết cấu trung gian chịu lực từ cáp chính rồi

truyền đến nền móng.

4 Khối neo: Khối bê tông nặng để giữ neo cáp chính

SƠ ĐỒ TỔNG THỂ

PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

1 Lý thuyết tính toán:

1.1 Lý thuyết biến dạng nhỏ tuyến tính:

Không xét đến ảnh hưởng biến dang của cáp

M(x) = M0(x) - Hp y(x)

1.2 Lý thuyết biến dạng lớn:

Xĩt đến ảnh hưởng biến dạng của câp đến nội lực Tính toân phi tuyến

M(x) = M0(x) –Hp y(x) – (Hw + Hp)(x)

1.3 Giải phâp thực dụng:

a Tính toân giai đoạn khai thâc:

-Tải trọng khai thâc nhỏ hơn nhiều so với tỉnh tải -Độ cứng hình học ít thay đổi.

- Tính kết cấu theo sơ đồ biến dạng nhỏ, tuyến tính.

b Tính toân trong giai đoạn thi công.

- Sơ đồ kết cấu thay đổi thường xuyín.

- Tải trọng thi công lớn.

- Tính kết cấu theo phương phâp biến dạng lớn , phi tuyến.

2 Cäng củ tênh toạn:

Các bước mơ hình hố trong giai đoạn hồn thiện bằng MIDAS-CIVIL:

Các bước chính thực hiện trong chương trình:

Các bước chính thực hiện trong chương trình:

- Mơ hình hĩa kết cấu

- Khai báo các làn xe

- Khai báo các tải trọng theo 22TCN272-05: Xe

Tadem+Lan, Xe Tai+ Lan

1 MÔ HÌNH HOÁ KẾT CẤU

- Toăn bộ kết cấu cầu dđy võng sẽ được mô hình

văo trong chương trình gần đúng như kết cấu

thật, mô hình băi toân lă mô hình không gian

- Dầm liín tục tiết diện hộp được mô tả trong

chương trình lă phần tử Beam Mặt cắt ngang

dẩm chủ được khai bâo trong chương trình

với câc thông số cụ thể như sau: (Xem hình vẽ)

- Trong cầu dđy võng nội lực xuất hiện

trong dđy võng chủ yếu lă lực kĩo do đó dđy

sẽ được khai bâo lă phần tử TENS-TRUSS,

loại Cable.

1 KHAI BÁO CÁC ĐIỀU KIỆN BIÊN

- Liên kết neo giữa cáp chủ với đất được mô tả là 4 ngàm cứng

- Liên kết giữa chân tháp với nền đất được mô tả là ngàm

- Hai đầu dầm được mô tả bằng gối cố định và di động.

- Để mô tả sự làm việc của gối cầu tại vị trí dầm liên tục tựa lên dầm ngang dưới của tháp ,tại vị trí trụ tháp dầm chủ dược kê trên gối di đông bằng liên kết RIGID LINK

- Liên kết giữa đầu neo dây võng với dầm cứng được mô tả bằng các ràng buộc chuyển vị RIGID LINK thể hiện sự chuyển vị đồng thời của chúng theo các phương

- Tháp cầu có kết cấu dạng hộp rỗng làm việc chủ yếu chịu nén uốn nên sẽ được khai báo bằng phần tử Beam

KHAI BÁO HOẠT TẢI HL-93

THEO 22TCN272-05

TIM ĐƯỜNG

KẾT QUẢ MÔ TẢ CÁC LÀN XE

CÁC BƯỚC THỰC HIỆN CHÍNH:

 ĐỊNH NGHĨA CÁC LÀN XE

 ĐỊNH NGHĨA XE TIÊU CHUẨN

 ĐỊNH NHGĨA CÁC TRƯỜNG HỢP TTDĐ XE TẢI THIẾT KẾ

TỔ HỢP TẢI TRỌNG ĐỂ CÓ NỘI LỰC BẤT LỢI NHẤT DO TỈNH TẢI VÀ HOẠT

TẢI

3 TademlanHoạt Hoạt tải xe 2 trục vătải trọng lăn

4 TrucklanHoạt Hoạt tải xe tải v tải trọng lăn

1 Hoat1 Hoạt tải xe tandem,tải trọng lăn cộng tâc dụng với tải trọng người ADD

2 Hoat2 Hoạt tải xe trục,tải trọng lăn cộng tâc dụng với tải trọng người ADD

4 TinhMax Cộng tâc dụng của Tỉnh tải giaiđoạn 1vă tỉnh tải giai đoạn 2 ADD

6 BaoTH Lấy giâ trị bất lợi nhất trong 3 tổ hợp( Hoatmax, Tinhmax, T+H) ENVE

CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI

TỔ HỢP TẢI TRỌNG

IV TÍNH TOÁN CẦU THEO PHƯƠNG NGANG

Mô hình hóa toàn bộ hộp dầm theo sơ đồ khung cứng, xét cho 1m dài cầu

- Mô tả các tải trọng và tổ hợp tải trọng.

+ Tỉnh tải ta cho chương trình tự tính khi khai báo (z=-1).

+ Hoạt tải ta xếp trực tiếp trên phương ngang

Hình ảnh xếp xe

V Mô hình phân tích ngược

Trình tự thi công:

Thi công thâp vă câp chủ trước sau đó lắp dầm

vădđy treo theo từng đốt Phđn tích ngược lă từ mô hình hoăn thiện đê

phđn tích trước ta lần lượt phđn tích mô hinh khi

ta bỏ lần lượt câc nhóm kết cấu đê thi công sau : Để kiểm tra nội lực cuối cùng trong dđy ta phđn lăm hai

giai đoạn

Mô hình hoá quá trình thi công

• Trình tự mô hình hoá và phân tích

– Xây dựng trạng thái kết cấu ở giai đoạn hoàn thành công trình – Xây dựng trạng thái kết cấu ở các giai đoạn thi công chính theo thứ tự ngược với trình tự thi công thực tế

– Tính toán nội lực và biến dạng/chuyển vị của các bộ phận kết cấu ở từng trạng thái

• Các trạng thái khống chế cơ bản

– Trạng thái hoàn thành cầu

– Trạng thái lắp xong cáp chính

– Trạng thái cắt cáp chính

Giai đoạn hoàn thiện:

Giai đoạn này toàn bộ tỉnh tải giai đoạn 1 và giai đoạn 2 +tải trọng do hoạt tải sẽ do cáp treo và cáp chủ chịu hết ,

ta sẽ đưa ra nội lực trong cáp treo và cáp chủ

Giai đoạn thi công :

Ta sẽ xem các đốt dầm liên kết bằng khớp để cho tỉnh tải trong dầm dây sẽ không chịu nữa.và ta sẽ đưa ra nội trong cáp treo và

Mô hình hoá quá trình thi công

• Phương pháp mô hình hoá ngược

MỘT SỐ HÌNH ẢNH PHÂN TÍCH NGƯỢC

Độ võng của cáp chủ tại giữa nhịp

MỘT SỐ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

Biểu đồ mômen trong dầm trong giai

đoạn khai thác

Biểu đồ lực cắt trong giai đoạn

khai thác.

KẾT QUẢ KIỂM TOÁN CÁP CHỦ VÀ

CÁP TREO Trong cáp chủ:

KẾT QUẢ KIỂM TOÁN CÁP CHỦ VÀ

CÁP TREO Trong cáp treo:

KẾT QUẢ KIỂM TOÁN CÁP CHỦ VÀ

CÁP TREO Trong cáp treo:

KẾT LUẬN VÀ KIẾN

NGHỊ

Kết luận: Đề tăi nghiín cứu đê đạt được một số kết quả như sau:

-Mô hình hóa vă tính toân kết cấu cầu dđy võng

- Phđn tích được ứng suất vă biến dạng trong quâ trình

phđn tích ngược.

- Nđng cao độ chính xâc trong thiết kế cầu.

- Giảm bớt thời gian tính toân vă thiết kế.

Kiến nghị:

Cần tiếp tục nghiín cứu câc tính năng nđng cao của phần mềm như: Phđn tích động lực học cầu nhịp lớn, phđn tích cầu lăm việc cùng đất nền,

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN

HỘI NGHỊ CHÚC HỘI NGHỊ THÀNH CÔNG