Cau treo day vong midas1

HƯỚNG DẪN PHÂN TÍCH GIAI ĐOẠN HOÀN THIỆN VÀ GIAI ĐOẠN THI CÔNG CẦU TREO DÂY VÕNG Mục lục Contents Các bước tiến hành phân tích giai đoạn ban đầu Procedure for completed state analysis

HƯỚNG DẪN PHÂN TÍCH

GIAI ĐOẠN HOÀN THIỆN VÀ GIAI ĐOẠN THI CÔNG

CẦU TREO DÂY VÕNG

Mục lục (Contents)

Các bước tiến hành phân tích giai đoạn ban đầu (Procedure for completed state analysis) 2

Mô hình phân tích giai đoạn hoàn thiện (Complete state analysis modelling) 4

Khai báo đặc trưng vật liệu (Define material properties) 6 Khai báo đặc trưng mặt cắt (Define section properties) 7 Phân tích trạng thái cân bằng ban đầu (Initial equilibrium state analysis) 9 Chia phần tử trụ tháp và tạo phần tử giằng trụ tháp (Division of pylon elements to create

Phân tích cầu treo dây võng (Suspension Bridge Analysis Control) 27 Loại bỏ dữ liệu kiểm tra phân tích phi tuyến và dữ liệu phân tích cầu treo dây võng

(Remove Nonlinear Analysis Control Data & Suspension Bridge Analysis Data) 30 Loại bỏ và hiệu chỉnh điều kiện giải phóng đầu dầm cho bản mặt cầu

(Remove & modify Beam End Release conditions for deck) 32 Khai báo các trường hợp tải trọng và các loại tải trọng tĩnh

Tiến hành phân tích kết cấu/giai đoạn hoàn thiện (Perform Structural Analysis

Xem kết quả phân tích của giai đoạn hoàn thiện

(Review Results of the Completed State Analysis) 38

Kết qua phân tích tĩnh (Static Analysis Results) 38

Mo hình dùng phân tích giai đoạn thi công

Tạo giao diện làm việc (Assign Working Environment) 45 Khai báo tên các giai đoạn thi công (Define Construction Stage Names) 46

Tạo các nhóm điều kiện biên (Assign Boundary Groups) 55 Khai báo tải trọng giai đoạn thi công và nhóm tải trọng

Khai báo các giai đoạn thi công (Define Construction Stages) 61 Khai báo dữ liệu phân tích giai đoạn thi công (Input Construction Stage Analysis Data) 68

Tiến hành phân tích kết cấu/phân tích giai đoạn thi công

(Perform Structural Analysis /Construction Stage Analysis) 68

Xem kết quả phân tích giai đoạn thi công

Xem kết quả biến dạng với hình ảnh động (Review deformed shape using animation) 76

Lời giới thiệu (Introduction)

Nói chung cầu treo dây võng có thể thuộc loại kết cấu có nhịp lớn (Suspension bridges can generally be clasified as long span structures) Cầu treo dây võng bao gồm bản mặt cầu -dầm chủ, cáp chủ hay cáp treo chính và dây treo (Suspension bridges comprise longitudinal deck (main girders) supported by hangers suspended from cables) Kết cấu dầm chủ được treo lên cáp chủ nhờ hệ dây treo Cáp treo chính được neo tại hai đầu (The cables are connected to anchors at each end)

Tính toán phân tích kết cấu cầu treo dây võng được tiến hành cho hai giai đoạn: phân tích trạng

thái hoàn thiện và phân tích trạng thái kết cấu trong quá trình thi công (The analysis of a suspension bridge is divided into completed state analysis and construction stage analysis)

Việc phân tích trạng thái hoàn thiện nhằm mục đích kiểm tra ứng xử của cầu sau khi hoàn

thiện (The completed state analysis is performed to check the behavior of the completed bridge)

Trong giai đoạn này, kết cấu ở trạng thái cân bằng dưới tác dụng của tải trọng bản thân, biến

dạng do tải trọng bản thân gây ra đã xuất hiện (At this stage, the structure is in balance under self-weight, and the deflection due to the self-weight has already occurred) Trạng thái này được xem như trạng thái cân bằng ban đầu của cầu treo dây võng (This stage is referred to as the initial equilibrium state of the suspension bridge) Kết quả phân tích giai đoạn này là tọa độ và lực căng trong cáp chủ (The initial equilibrium state analysis will provide the coordinates and tension forces in the cables) Phân tích trạng thái hoàn thiện của cầu treo dây võng nhằm mục

đích kiểm tra ứng xử của kết cấu dưới tác dụng của các tải trọng công thêm như hoạt tải, tải

trọng động đất và tải trọng gió (The completed state analysis of the suspension bridge is performed to check the behavior of the structure under additional loads such as live, seismic and wind loadings) Tổng tải trọng dùng phân tích giai đoạn hoàn thiện sẽõ bao gồm tải trọng bản thân của kết cấu ở trạng thái cân bằng ban đầu (The self weight loading in the initial equilibrium state will also be added to the total loading for the completed state analysis)

Trong kết cấu cầu treo dây võng, ứng xử phi tuyến được thể hiện rất rõ trong suốt quá trình thi

công (Suspension bridges exhibit significant nonlinear behavior during the construction stages)

Nhưng trong trạng thái hoàn chỉnh, kết cấu được xem như tuyến tính dưới tác dụng của tải trọng

thứ cấp như hoạt tải xe, tải trọng gió … (But it can be assumed that the bridge behaves linearly for additional loads (vehicle, wind load, etc.) in the completed state analysis) Bởi vì trong thực

tế, lực căng dưới tác dụng của tải trọng ở trạng thái cân bằng ban đầu đã được truyền vào cáp

chủ và cáp treo (This is due to the fact that sufficient tension forces are induced into the main cables and hangers under the initial equilibrium state loading).Chính vì vậy cho phép thực hiện phân tích tuyến tính đối với các tải trọng tĩnh thứ cấp tại trạng thái hoàn chỉnh bằng cách biến đổi lực căng trong cáp chủ và dây treo do tải trọng ở giai đoạn ban đầu gây ra bằng cách tăng

thêm độ cứng hình học của các phần tử (It is thus possible to perform a linearized analysis for the additional static loads at the completed state by converting the tension forces in the main cables and hangers resulting from the initial equilibrium state loading into increased geometric stiffness of those components) Quá trình phân tích tuyến tính này biến đổi các lực trong mặt cắt thành độ cứng hình học và được được gọi là phương pháp chuyển vị hữu hạn tuyến tính (This

linearized analytical procedure to convert section forces to geometric stiffness is referred to as

the linearized finite displacement method.) Quá trình này chấp nhận được vì có thể tìm được lời

giải tương đối dễ dàng và kết quả nhận được nằm trong phạm vi sai số cho phép đối với giai

đoạn hoàn chỉnh (This procedure is adopted because a solution can be found with relative ease within acceptable error limits in the completed state analysis)

Việc phân tích giai đoạn thi công nhằm mục đích kiểm tra ổn định kết cấu và tính toán nội lực

trong quá trình thi công (Construction stage analysis is performed to check the structural stability

and tocalculate section forces during erection) Để thực hiện phân tích giai đoạn thi công, lý

thuyết chuyển vị lớn (lý thuyết phi tuyến hình học) được áp dụng trong đó các phương trình cân

bằng được biến đổi tương ứng với hình dạng biến dạng của kết cấu (In carrying out the construction stage analysis, large displacement theory (geometric nonlinear theory) is applied in which equilibrium equations are formulated to represent the deformed shape) Aûnh hưởng do các chuyển vị lớn không thể được bỏ qua trong suốt quá trình thi công (The effect of large displacements cannot be ignored during the construction stage analysis) Việc phân tích giai

đoạn thi công được tiến hành ngược từ giai đoạn cân bằng như đã định nghĩa bởi phân tích trạng

thái cân bằng ban đầu (The construction stage analysis is performed in a backward sequence from the state of equilibrium as defined by the initial equilibrium state analysis)

Phần hướng dẫn này được chuẩn bị để giải thích việc lập mô hình tổng thể và khả năng phân

tích kết quả cho giai đoạn hoàn thiện và giai đoạn thi công cầu treo dây võng (This tutorial has been prepared to explain overall modeling and result analyzing capabilities for the completed state and construction stage analyses for a suspension bridge)

Các bước phân tích cho giai đoạn hoàn thiện

(Procedure for completed state analysis)

Dùng Suspension Bridge Wizard để phân tích trạng thái cân bằng ban đầu,

tính các tọa độ của cáp lần thứ nhất

(Initial equilibrium state analysis using Suspension Bridge Wizard,

Calculation of 1st cable coordinates)

Hiệu chỉnh mô hình và điều kiện biên phản ánh kết cấu thực tế

(Modify the model & boundary conditions to reflect the true structure)

Phân tích hình dáng chính xác bằng công cụ Suspension Bridge Analysis Control

Accurate shape analysis (use Suspension Bridge Analysis Control)

Loại trừ dữ liệu kiểm tra phân tích kết cấu

Eliminate Suspension Bridge Analysis Control Data

Đặt tải lên kết cấu hoàn chỉnh for which initial member forces have been reflect into the

geometric stiffness: áp dụng lý thuyết chuyển vị hữu hạn tuyến tính

Apply loadings to the completed structure for which initial member forces have been

reflected into the geometric stiffness: Linearized finite displacement theory applied

Bố trí chung cầu (Bridge Dimensions)

Ví dụ: mô hình cầu treo dây võng có tổng chiều dài 650m như trình bày trên hình 1 (The example model is a suspension bridge having a total length of 650m as shown in Fig 1) Kích thước chi tiết của cầu được thể hiện ở hình 2 (Detailed bridge dimensions are shown in Fig 2) Hình 1: Mô hình phân tích

Hình 2: Kích thước cơ bản của cầu treo dây võng

Mô hình phân tích trạng thái hoàn thiện

(Completed State Analysis Modeling)

Mô hình hoá kết cấu (Structural Modeling)

Trong hướng dẫn này, từng giai đoạn mô hình hoá cầu treo dây võng như sau: (In this tutorial, the suspension bridge modeling sequence is as follows) Đầu tiên, tạo mô hình cho phân tích giai

đoạn hoàn thiện, thực hiện phân tích giai đoạn hoàn thiện, sau đó tạo mô hình phân tích giai

đoạn thi công dưới một tên khác (First, create the model for the completed state analysis, perform completed state analysis, and then create the construction stage analysis model under a different name)

Trình tự mô hình hóa kết cấu cầu treo dây võng cho phân tích giai đoạn hoàn thiện gồm các bước như sau (The suspension bridge modeling procedure for the completed state analysis is as follows):

Bước 1 Khai báo đặc trưng vật liệu và mặt cắt (Define material and section properties)

Bước 2 Phân tích trạng thái cân bằng ban đầu nhờ công cụ Suspension Bridge Wizard (Analyze initial equilibrium state using Suspension Bridge Wizard)

Bước 3 Thiết lập mô hình và nhập điều kiện biên (Create a model and enter boundary

conditions)

- Chia phân tử trụ tháp để tạo giằng ngang trụ tháp (Divide pylon members to generate pylon transverse beams)

- Tạo và xoá bỏ giằng ngang trụ (Create & remove pylon transverse beams)

- Khai báo điều kiện biên (Enter boundary conditions)

Bước 4 Phân tích chính xác trạng thái cân bằng ban đầu (Accurate initial equilibrium state

- Định nghĩa nhóm kết cấu (Define structure groups)

- Nhập tải trọng bản thân (Enter self weight)

- Tiến hành phân tích (Perform analysis)

Bước 5 Nhập các tải trọng tĩnh và hiệu chỉnh điều kiện biên (Input static loads & modify

boundary conditions)

Bước 6 Tiến hành phân tích trạng thái hoàn chỉnh (Perform completed state analysis)

Tạo giao diện làm việc (Assign Working Environment )

Để tạo giao diện làm việc bạn thực hiện các bước dưới đây:

Bước 1 Mở tập tin mới (Open a new file) theo một trong ba phương pháp như sau:

Cách 1: Từ Main Menu chọn File > New Project

(From the Main Menu select File > New Project)

Cách 2: Nhấp chuột vào biểu tượng (Click New in the Icon Menu)

Cách 3: Dùng lệnh tắt [Ctrl]+N (Shortcut key: [Ctrl]+N)

Bước 2 Lưu lại tập tin với tên “Suspension Bridge.mcb” (save file as “Suspension Bridge mcb”) theo một trong ba phương pháp như sau:

Cách 1: Từ Main Menu chọn File > Save

(From the Main Menu select File > Save)

Cách 2: Nhấp chuột vào biểu tượng (Click Save in the Icon Menu)

Cách 3: Dùng lệnh tắt [Ctrl]+S (Shortcut key: [Ctrl]+S)

Sau khi thực hiện trên màn

hình sẽ hiện thị giao diện như hình 3,

nhập tên cho tập tin “Suspension

Bridge” tại hộp thoại File Name, sau

đó nhấn nút lệnh Save

Hình 3

Bước 3: khai báo hệ đơn vị (assign a unit system) theo một trong các cách nêu dưới đây:

Cách 1: Từ Main Menu chọn Tools / Unit System

(From the Main Menu select Tool > Unit System)

Cách 2: Nhấp chuột vào biểu tượng trên dòng trạng thái bên dưới màn hình (Click icon from the status bar at the bottom of the screen)

Sau khi thực hiện trên màn hình sẽ hiện thị giao diện

như hình 4, dùng chuột chọn hệ đơn vị cho mô hình Chọn

đơn vị mét cho chiều dài và đơn vị T cho lực bằng cách nhấp

chuột chọn Length>m và Force>tonf Sau đó nhận nút lệnh

OK hay Apply

Hình 4

Khai báo đặc trưng vật liệu (Define Material Properties)

Nhập các đặc trưng cơ lý của vật liệu cho cáp chủ (Input material properties for cable) theo một trong các thủ thuật sau:

Cách 1: Từ Main Menu chọn Model > Properties > Material

(From the Main Menu select Model > Properties > Material )

Cách 2: Nhấp chuột vào biểu tượng (Click Material in the Icon Menu)

Cách 3: Chọn Geometry > Properties > Material từ Menu tab của Tree Menu

(Select Geometry > Properties > Material in the Menu tab of the Tree Menu)

Sau khi thực hiện trên màn hình sẽ hiện thị giao diện như hình 5, dùng chuột chọn nút

lệnh “Add” để xuất hiện giao diện như hình 6 Tại dòng Name, nhập tên cho vật liệu của cáp

của vật liệu là 2.0x107 tại dòng Modulus of Elasticity, nhập hệ số nở hông là 0.3 tại dòng Poission’s Ratio, nhập khối lượng riêng với giá trị 8.267 tại dòng Weight Density Sau đó nhận

nút lệnh “Apply” và lập lại các bước nêu trên để khai báo cho vật liệu mới Khi kết thúc khai

báo vật liệu nhấn nút lệnh Close trên hình 5 Nếu muốn hiệu chỉnh, xóa, copy các tính chất của

vật liệu hãy nhấp chuột chọn loại vật liệu cần hiệu chỉnh, xóa hay copy sau đó nhấn chọn nút

lệnh Modify, Delete hay Copy tương ứng

Hình 5

Hình 6

Lập lại các bước nêu trên để nhập đặc trưng của vật liệu cho cáp treo, dầm chủ và trụ

tháp (Repeat above procedure to Input material properties for cable, hanger, deck (main girder) and pylon) Ví dụ đặc trưng vật liệu cho cáp treo, dầm chủ và trụ tháp có giá trị nêu trong bảng

dưới đây:

Loại vật liệu Cáp chủ Cáp treo Dầm chủ Trụ tháp

Mô đuyn đàn hồi 2.0 x 107 1.4 x 107 2.1 x 107 2.1 x 107

Ghi chú: Trọng lượng riêng của dầm chủ có thể nhập trực tiếp dưới dạng tải trọng tác dụng vào

nút (vị trí cáp treo) do đó khi khai báo vật liệu dầm chủ có trọng lượng riêng là 0.00

Khai báo đặc trưng tiết diện (Define Section Properties )

Nhập các đặc trưng của tiết diện cho cáp chủ (Input section properties for cable) theo một trong các thủ thuật sau:

Cách 1: Từ Main Menu chọn Model > Properties > Section

(From the Main Menu select Model > Properties > Section )

Cách 2: Nhấp chuột vào biểu tượng (Click Material in the Icon Menu)

Cách 3: Chọn Geometry > Properties > Section từ Menu tab của Tree Menu

(Select Geometry > Properties > Section in the Menu tab of the Tree Menu)

Sau khi thực hiện trên màn hình sẽ hiện

thị giao diện như hình 7, dùng chuột chọn nút

lệnh “Add” để xuất hiện giao diện như hình 8

Nhập tên Cable cho tiết diện của cáp chủ tại

dòng thoại Name Chọn Solid Round để thể

hiện hình dáng của tiết diện cho cáp

Ví dụ nhập giá trị D=0.23m cho đường

kính của cáp chủ Sau đó nhấn nút lệnh Calc Section Properties để chương trình tự động tính

các đặc trưng hình học (như diện tích, mô men quán tính …) cho tiết diện Chúng ta có thể nhập

Hình 7

Hình 8

Con chim non trên cành cây, hót véo von…hót véo von! Trang

có tác dụng để thể hiện mô hình 3D chứ không được dùng để tính toán khi người sử dụng nhập

trực tiếp các giá trị đặc trưng hình học của tiết diện Ví dụ nhập giá trị 0.04178 m2 tại dòng

Area để khai báo tiết diện cho cáp chủ Sau đó nhận nút lệnh “Apply” và lập lại các bước nêu

trên để khai báo cho tiết diện khác Khi kết thúc khai báo tiết diện nhấn nút lệnh Close trên

hình 7 Nếu muốn hiệu chỉnh, xóa, copy các đặc trưng của tiết diện hãy nhấp chuột chọn loại

tiết diện cần hiệu chỉnh, xóa hay copy sau đó nhấn chọn nút lệnh Modify, Delete hay Copy

tương ứng

Lập lại các bước nêu trên để nhập đặc trưng tiết diện cho cáp treo, dầm chủ và trụ tháp

(Repeat above procedure to Input section properties for cable, hanger, deck (main girder), pylon

and pylon) Ví dụ nhập đặc trưng vật liệu cho cáp treo, dầm chủ, trụ tháp và giằng ngang của

trụ tháp theo hình 9 và hình 10 với các giá trị nêu trong bảng dưới đây:

Loại vật liệu Cáp chủ Cáp treo Dầm chủ Trụ tháp Giằng trụ

Phân tích trạng thái cân bằng ban đầu (Initial Equilibrium State Analysis)

Trong khi phân tích trạng thái hoàn thiện của cầu treo dây võng, độ võng do tĩnh tải đã xuất hiện và kết cấu đang đi đến trạng thái cân bằng Ở trạng thái cân bằng ban đầu này, không đơn giản khi thiết kế giả định tọa độ và lực căng của cáp, tốt hơn nên để chương trình tự tính toán

xác định nhờ các phương trình cân bằng có sẵn trong phần mềm (In the completed state analysis

of the suspension bridge, the deflections due to self-weight have already occurred, and the structure has come to an equilibrium state In this initial equilibrium state, the cable coordinates and tension forces are not simply assumed by the designer, but rather they are automatically determined by using equilibrium equations within the program)

Thực hiện phân tích trạng thái cân bằng ban đầu của kết cấu cầu treo dây võng theo các bước như sau:

1 Xây dựng mô hình kết cấu nhờ công cụ Suspension Bridge Wizard,

2 Hiệu chỉnh mô hình cho xác với thực tế,

3 Gán tĩnh tải và điều kiện biên,

4 Thực hiện chức năng Suspension Bridge Data Control để tính toán các chiều dài

không biến dạng cuối cùng, hình dạng hình học và ứng suất trong các phần tử

Hình 10

Con chim non trên cành cây, hót véo von…hót véo von! Trang

Xây dựng mô hình kết cấu nhờ công cụ Suspension Bridge Wizard

Công cụ Suspension Bridge Wizard sẽ tự động tạo mô hình phẳng 2D hay không gian 3D cho cầu treo dây võng, đồng thời tính chiều dài không biến dạng của cáp chủ và dây treo

(Suspension Bridge Wizard automatically creates 2D or 3D suspension bridge models while it calculates the undeformed lengths of cables and hangers at the same time) Với hỗ trợ của công

cụ Suspension Bridge Wizard, chương trình sẽ tự động tính toán toạ độ của cáp, lực căng ban

đầu trong cáp chủ và dây treo, lực trong trụ tháp Trạng thái cân bằng ban đầu được xác định bằng cách nhập các kích thước cơ bản như độ cong của cáp chủ, khoảng cách dây treo và tĩnh

tải tác dụng vào mỗi dây treo (hình 12) (Using the Suspension Bridge Wizard function, the coordinates of the cables and the initial tension forces within the cables and hangers and the forces in the pylons can be calculated automatically The initial equilibrium state is determined by inputting the basic dimensions of cable sag, hanger spacing and the self-weight applied to each hanger)

Mở công cụ Suspension Bridge Wizard theo hai cách dưới đây (hình 13):

Cách 1: từ Menu chính chọn Model >

Structure Wizard > Suspension Bridge

(From the Main Menu select Model > Structure Wizard > Suspension Bridge)

Cách 2: Chọn Geometry > Struture

Wizard > Suspension Bridge từ bảng

Menu của cây Menu (Select Geometry >

Structure Wizard > Suspension Bridge from the Menu tab of the Tree Menu)

Nhập các giá trị theo yêu cầu của giao diện trên hình 14

Độ cong của cáp chủ

Tĩnh tải tác dụng lên mỗi dây treo

Hình 12

Hình 13

Giá trị trọng lượng riêng của dầm được khai

báo bằng “0” trong bước phần khai báo tiết

diện cho dầm chủ, nên trong giai đoạn này cần

nhập giá trị trọng lượng của dầm chủ Nhấn nút

Advanced… trên giao diện ở hình 14 để xuất

hiện giao diện hình 15 Chọn Point Load trong

mục Load Type, nhập giá trị 9@52.9375 tại

dòng Left và giá trị 32@52.9375 tại dòng

Center Sau đó nhấn nút lệnh OK

Hình 14

Hình 15

Con chim non trên cành cây, hót véo von…hót véo von! Trang

Như đã giải thích ở phần trên, kỹ sư thiết kế không thể tùy tiện xác định hình dạng hình học của cầu treo dây võng, đặc biệt các tọa độ của cáp Tốt hơn hãy Sự dụng công cụ Suspension bridge Wizard để chương trình tự động xác định hình dạng hình học và lực căng ban đầu theo phương trình đường dây xích sao cho thỏa mãn điều kiện cân bằng Như hình 14 và 15, tọa độ của cầu treo, kể cả tọa độ của cáp treo có thể được tự động xác định bằng cách nhập tọa độ trụ tháp, độ võng (B-C), độ dốc của dầm chủ, khoảng cách dây treo và tĩnh tải tác dụng lên mỗi

dây treo (As explained earlier, the geometric shape of the suspension bridge, especially the cable coordinates cannot be arbitrarily determined by the designer It is better, Using the Suspension Bridge Wizard function, the geometric shape and initial tension forces will be determined by the catenary equation satisfying the equilibrium condition within the program As shown in Fig 10, all coordinates of the suspension bridge, including the coordinates of the cables can be determined automatically by entering the coordinates of the pylons, sag (B-C), slope of deck, hanger spacing and self weight applied to the hangers)

Chọn mặt phằng thể hiện X-Z hay Y-Z, chọn Drawing và nhấn nút lệnh Update&Draw để thể hiện sơ đồ cầu treo vừa nhập Nếu thấy đúng, nhấn nút lệnh OK trên giao diện hình 14 để kết

thúc việc xây dựng mô hình nhờ công cụ Suspension Bridge Wizard Mô hình cơ bản của cầu

treo dây văng đã được xây dựng với cáp chủ và dây treo thuộc dạng phần tử cáp, dầm chủ và trụ tháp được gán dạng phần tử thanh Nhấn chọn biểu tượng trên thanh biểu tượng để thể hiện mô hình dưới dạng hình phối cảnh (hình 16)

Hình 16

Hiệu chỉnh và hoàn thiện mô hình cho giống với thực tế

Trên cơ sở mô hình được tạo bằng công cụ wizard, tiến hành hiệu chỉnh và hoàn thiện mô hình nhờ một số tác nghiệp thêm như thêm phần tử, hiệu chỉnh hình dáng trụ tháp, gán tải trọng và

điều kiện biên (Based on the bridge model created from the wizard, additional modeling operations such as adding girders, modifying the shape of pylon, and entering the load and boundary conditions are done)

Di chuyển các nút của mô hình (Translate nodes of the model): thực hiện một trong

những cách như sau:

Cách 1: Từ thư mục chính hãy chọn Model > Nodes > Translate

(From the Main Menu select Model > Nodes > Translate)

Cách 2: Hãy chọn Geometry > Nodes > Translate ở bảng Menu của cây thư mục

(Select Geometry > Nodes > Translate in the Menu tab of the Tree Menu)

Cách 3: Nhấp chuột tại biểu tượng (Click Translate Nodes in the Icon Menu)

Cách 4: Dùng lệnh tắt [Ctrl]+[Alt]+3 (Shortcut key: [Ctrl]+[Alt]+3)

Trước tiên nhấp chuột vào biểu tượng để hiển thị số của các nút trên mô hình Nhấn chọn biểu tượng và dùng chuột tạo cửa sổ chọn khu vực quanh trụ tháp để phóng to mô hình Đối với ví dụ trong hướng dẫn , Trên màn hình sẽ xuất hình như hình 17 Nhấp chuột vào biểu tượng để tắt chức năng chọn cửa sổ phóng to mô hình

Để chuột tại vị trí nút số 258 chương trình sẽ thông báo tọa độ của nút số 258 là x=128.6, y=0, z=20.72 Tương tự như trên, chương trình sẽ thông báo tọa độ nút 260 là x=128.6, y=11, z=20.72 và tọa độ của nút 215 là x=128.6, y=5.5, z=23.22 Chính vì sự chệnh lệch cao độ giữa các nút 258, 260 và 215 do đó cần di chuyển nút 258 và nút 260 một khoảng ∆z=2.50 để các nút 258, 260 và 215 có cùng cao độ từ đó chúng ta có thể tạo được dầm ngang cho trụ tháp ngay tại vị trí bản mặt cầu

Thực hiện gọi lệnh Translate theo một trong bốn cách nêu trên, giao diện như hình 18 sẽ xuất hiện trên màn hình Trên giao diện tại hình 18 chuyển chế độ Mode sang Move , chọn Equal Distance và nhập giá trị 0,0,2.5 Nhấp chuột vào biểu tượng sau đó dùng chuột

nhấp chọn nút số 258 và 260 Nhấn nút Apply trên giao diện, chương trình sẽ thực hiện việc di

chuyển nút 258 và 260 theo phương Z một đoạn 2.50m

Thực hiện lại các bước nêu trên để di chuyển nút 262 và 264 sao cho cùng cao độ với nút

247 để có thể tạo dầm ngang ngay tại vị trí dầm cho trụ tháp số 2

Con chim non trên cành cây, hót véo von…hót véo von! Trang

Xác định vị trí giằng ngang bằng cách chia phần tử trụ

(Dividing Pylon to determined locations of Pylon Transverse Beam)

Thực hiện lệnh Divide chia phần tử theo một trong những cách sau: Cách 1: Từ thư mục chính hãy chọn Model > Elements > Divide

(From the Main Menu select Model > Elements > Divide)

Cách 2: Hãy chọn Geometry > Elements > Divide ở bảng Menu của cây thư mục

(Select Geometry > Elemets > Divide in the Menu tab of the Tree Menu)

Cách 3: Nhấp chuột tại biểu tượng (Click Divide Elements in the Icon Menu)

Cách 4: Dùng phím lệnh tắt [Alt]+7 (Shortcut key: [Alt]+7)

Hình 17

Hình 18

Trước tiên nhấp chuột vào biểu tượng để hiển thị số của các phần tử trên mô hình Phóng to khu vực trụ tháp của mô hình

Thực hiện gọi lệnh Divide theo một trong bốn cách nêu trên, giao diện như hình 19 sẽ

xuất hiện trên màn hình Nhập dữ liệu cho giao diện trên hình 19 như sau:

Nhấp chuột vào biểu tượng để có thể chọn các phần tửthanh cần chia.Trong ví dụ, dùng chuột nhấp chọn phần tử thanh số 255 và 258 Hai phần tử được chọn sẽ đổi màu trên màn hình

Chọn Frame tại mục Element Type để gán thuộc tính phần tử thanh dầm cho các phần

tử phát sinh,

Chọn Unexqual Distance để nhập các khoảng cách khác nhau để chia phần tử thành các

phân đoạn mới Ví dụ, nhập 1.25, 18.75 là vị trí của hai thanh giằng trụ tháp

Nhấn nút Apply trên giao diện, chương trình sẽ thực hiện việc chia phần tử thanh 255 và

258 thanh ba phần tử Màn hình sẽ xuất hiện như hình 20

Hình 19

Con chim non trên cành cây, hót véo von…hót véo von! Trang

Mô hình giằng trụ tháp (Pylon-Transverse beams Modelling) Thực hiện lệnh Create

Elements để tạo phần tử theo một trong những cách sau:

Cách 1: Từ thư mục chính hãy chọn Model > Elements > Create Elements

(From the Main Menu select Model > Elements > Create Elements)

Cách 2: Hãy chọn Geometry > Elements > Create ở bảng Menu của cây thư mục

(Select Geometry > Elemets > Create in the Menu tab of the Tree Menu)

Cách 3: Nhấp chuột tại biểu tượng (Click Create Elements in the Icon Menu)

Cách 4: Dùng phím lệnh tắt [Alt]+1 (Shortcut key: [Alt]+1)

Giao diện như hình 21 sẽ xuất hiện trên màn hình Nhập dữ liệu cho giao diện trên hình

21 như sau:

Hình 20

Nhấp chuột tắt biểu tượng để không hiển thị số của phần tử thanh Nhấn chuột mở biểu tượng để hiển thị số của phần tử nút

Chọn General beam/Tapered beam tại phần Element Type để gán thuộc tính phần tử

thanh dầm cho các phần tử mới,

Trong phần Material chọn loại vật liệu cho phần tử mới Trong ví dụ chọn vật liệu cho giằng trụ cùng loại vật liệu với trụ tháp do đó chọn vật liệu Pylon

Trong phần Section chọn loại tiết diện cho phần tử mới Trong ví dụ chọn tiết diện cho

giằng trụ tháp là Pylon-Trans

Chọn hướng cho tiết diện theo góc beta là “0” độ trong phần Orientation Góc tạo giữa

trục Z của hệ tọa độ tổng thể và trục Z’ của hệ tọa độ địa phương

Trong phần Intersection chọn chế độ mở cho Node và Element để chương trình tự phát

sinh phần tử tại các nút có sẵn và tại vị trí giao cắt giữa các phần tử

Nhấp chuột vào phần Nodal Connectivity Trên màn hình, dùng chuột vẽ phần tử thanh nối nút 258 với 260, 267 với 269, 266 với 268 để tạo các giằng ngang cho trụ tháp

Sau khi hoàn thiện mô hình, sử dụng chức năng Suspension Bridge Analysis Control để tính

toán các chiều dài không biến dạng cuối cùng, hình dạng hình học và ứng suất trong các phần

tử (Upon finishing modeling, the final undeformed lengths, the geometric shape, and the internal

member stresses are calculated using the function in Analysis > Suspension Bridge Analysis Control)

Sử dụng chức năng Initial Force for Geometric Stiffness của chương trình để tự động chuyển

đổi lực căng trong cáp chủ và dây treo thành độ cứng hình học được tăng thêm (The cable and hanger tension forces determined by the Suspension Bridge Wizard are automatically converted into increased geometric stiffness using the Initial Force for Geometric Stiffness function within the program)

Hình 21

Con chim non trên cành cây, hót véo von…hót véo von! Trang

Xoá phần tử trên đỉnh trụ tháp (Remove the very top pylon transverse beams) Thực hiện

lệnh Delete để xoá phần tử theo một trong những cách sau:

Cách 1: Từ thư mục chính hãy chọn Model > Elements > Delete

(From the Main Menu select Model > Elements > Delete)

Cách 2: Hãy chọn Geometry > Elements > Create ở bảng Menu của cây thư mục

(Select Geometry > Elemets > Delete in the Menu tab of the Tree Menu)

Cách 3: Nhấp chuột tại biểu tượng (Click Delete in the Icon Menu)

Cách 4: Sau khi chọn các phần tử cần xoá trên mô hình, nhấn phím [Delete] đểà xoá

(Press the key: [Delete])

Sau khi thực hiện lệnh, trên màn hình xuất hiện giao diện như hình 22 Chọn Picking trong phần Type Dùng chuột chọn phần tử thanh cần xoá Trong ví dụ chọn phần tử thanh giằng

trên đỉnh trụ tháp (thanh số 257)

Hình 22

Lặp lại trình tự di chuyển nút, chia phần tử, tạo phần tử và xoá phần tử như trình bày ở trên để hiệu chỉnh và hoàn thiện cho phần trụ tháp thứ hai (trụ tháp bến phải)

Xem mô hình (View model) Sau khi hoàn thiện mô hình, dùng các chức năng phóng to thu

nhỏ, rê hình ảnh, quay mô hình … để kiểm tra tính chính xác của mô hình

Nhóm lệnh với chức năng phóng to và thu nhỏ (Zoom command group): bao gồm một số lệnh

với chức năng cụ thể và cách gọi lệnh như sau:

Lệnh Zoom Fit: Thể hiện toàn bộ mô hình trên màn hình Thực hiện theo một trong ba

cách như sau:

o Cách 1: Từ thư mục chính Main Menu chọn View > Zoom > Fit

(From the Main Menu select View > Zoom > Fit)

o Cách 2: Nhấn chọn biểu tượng (Click Zoom Fit in the Icon Menu)

o Cách 3: Dùng phím tắt [Ctrl]+ 0 (Use shortcut key [Ctrl]+ 0)

Lệnh Zoom Window: Phóng to phần mô hình nằm trong hình chữ nhật được xác định

bằng cách nhấn phím trái của chuột và kéo rê theo đường chéo của hình chữ nhật Thực hiện theo một trong ba cách sau:

o Cách 1: Từ thư mục chính Main Menu chọn View > Zoom > Window

(From the Main Menu select View > Zoom > Window)

o Cách 2: Nhấn biểu tượng (Click Zoom Window in the Icon Menu)

o Cách 3: Dùng phím tắt [Ctrl]+ [Shift] + W (Use shortcut key [Ctrl]+ [Shift] + 0) Lệnh Zoom In: Phóng to phần mô hình trên màn hình hiện hành

o Cách 1: Từ thư mục chính Main Menu chọn View > Zoom > In

(From the Main Menu select View > Zoom > In)

o Cách 2: Nhấn chọn biểu tượng (Click Zoom In in the Icon Menu)

o Cách 3: Dùng phím tắt [Ctrl]+ + (Use shortcut key [Ctrl]+ +)

Lệnh Zoom Out: Thu nhỏ phần mô hình trên màn hình hiện hành

o Cách 1: Từ thư mục chính Main Menu chọn View > Zoom > Out

(From the Main Menu select View > Zoom > Out)

o Cách 2: Nhấn chọn biểu tượng (Click Zoom Out in the Icon Menu)

o Cách 3: Dùng phím tắt [Ctrl]+ - (Use shortcut key [Ctrl]+ -)

Nhóm lệnh với chức năng kéo rê mô hình (Pan command group): bao gồm một số lệnh với

chức năng cụ thể và cách gọi lệnh như sau:

Lệnh Pan Left: Hỗ trợ kéo rê mô hình sang trái màn hình Thực hiện theo một trong ba

Con chim non trên cành cây, hót véo von…hót véo von! Trang

o Cách 1: Từ thư mục chính Main Menu chọn View > Pan > Left

(From the Main Menu select View > Paan > Left)

o Cách 2: Nhấn chọn biểu tượng (Click Pan Left in the Icon Menu)

o Cách 3: Dùng phím tắt [Ctrl]+ (Use shortcut key [Ctrl]+ )

Lệnh Pan Right: Hỗ trợ kéo rê mô hình sang bên phải màn hình Thực hiện theo một

trong ba cách sau:

o Cách 1: Từ thư mục chính Main Menu chọn View > Pan > Right

(From the Main Menu select View > Pan > Right)

o Cách 2: Nhấn biểu tượng (Click Pan Right in the Icon Menu)

o Cách 3: Dùng phím tắt [Ctrl]+ (Use shortcut key [Ctrl] + )

Lệnh Pan Down: Hỗ trợ kéo rê mô hình xuống dưới

o Cách 1: Từ thư mục chính Main Menu chọn View > Pan > Down

(From the Main Menu select View > Pan > Down)

o Cách 2: Nhấn chọn biểu tượng (Click Pan Down in the Icon Menu)

o Cách 3: Dùng phím tắt [Ctrl]+ (Use shortcut key [Ctrl]+ )

Lệnh Pan Up: Hỗ trợ kéo rê màn hình lên trên

o Cách 1: Từ thư mục chính Main Menu chọn View > Pan > Up

(From the Main Menu select View > Pan > Up)

o Cách 2: Nhấn chọn biểu tượng (Click Pan Up in the Icon Menu)

o Cách 3: Dùng phím tắt [Ctrl]+ (Use shortcut key [Ctrl]+ )

Nhóm lệnh với chức năng thể hiện mô hình phối cảnh (Perspective Model View): bao gồm

một số lệnh với chức năng cụ thể và cách gọi lệnh như sau:

Lệnh Perspective View: Thể hiện mô hình dạng phố cảnh (hình 23) Thực hiện theo một

rong những cách sau:

o Cách 1: Từ thư mục chính Main Menu chọn View > Perspective View

(From the Main Menu select View > Pan > Right)

o Cách 2: Nhấn biểu tượng (Click Perspective in the Icon Menu)

o Cách 3: Dùng phím tắt [Ctrl]+ J (Use shortcut key [Ctrl] + J)

Lệnh Shrink View: Thể hiện mô hình dạng thu nhỏ theo tỷ lệ của nút giúp kiểm tra điều

kiện liên kết giữa nút và phần tử (hình 24) Thực hiện theo một rong những cách sau:

o Cách 1: Từ thư mục chính Main Menu chọn View > Shrink Element

(From the Main Menu select View > Shrink Element)

o Cách 2: Nhấn biểu tượng (Click Shrink in the Icon Menu)

o Cách 3: Dùng phím tắt [Ctrl]+ K (Use shortcut key [Ctrl] + K)

Lệnh Remove Hidden Lines: loại bỏ khỏi mô hình phối cảnh các đường nét bị che khuất

Thực hiện theo một rong những cách sau:

o Cách 1: Từ thư mục chính Main Menu chọn View > Remove Hidden Lines

(From the Main Menu select View > Remove Hidden Lines)

o Cách 2: Nhấn biểu tượng (Click Hidden in the Icon Menu)

o Cách 3: Dùng phím tắt [Ctrl]+ H (Use shortcut key [Ctrl] + H)

Lệnh Render View: Thể hiện độ bóng và màu sắc của mô hình theo các tính chất của

vật liệu, tiết diện hay độ dầy Thực hiện theo một rong những cách sau:

o Cách 1: Từ thư mục chính Main Menu chọn View > Render View

Hình 23

Con chim non trên cành cây, hót véo von…hót véo von! Trang

o Cách 2: Nhấn biểu tượng (Click Render in the Icon Menu)

o Cách 3: Dùng phím tắt [F6] (Use shortcut key [F6])

Khai báo điều kiện biên (Input Boundary Conditions)

Đối với cầu treo dây võng cần khai báo điều kiện biên cho trụ tháp, neo dây cáp chủ và đầu dầm chủ của hai nhịp biên (Input boundary conditions for the pylons, cable anchors and the

ends of the side spans) Với chức năng Suspension Bridge Wizard mô hình cầu treo được lập với

điều kiện neo ngàm chặt cho cáp chủ (Cable anchors: fix) và điều kiện biên tại trụ tháp cũng được tự động khai báo loại ngàm (Pylon base : fix) Ví dụ trong hướng dẫn, điều kiện biên tại

chân trụ tháp được khai báo cho nút 259, 261, 263 và 265 thuộc loại ngàm, điều kiện neo cáp chủ được gán tại nút số 1, 103, 53 và 155

Trong trường hợp ví dụ, cần khai báo điều kiện biên dạng khớp xoay quanh trục y cho đầu dầm chủ của nhịp biên Trình tự các bước khai báo điều kiện biên cho đầu dầm của hai nhịp biên như sau :

Gọi lệnh Supports theo một trong các cách dưới đây

Hình 24

o Cách 1 : Từ Main Menu chọn Model > Boundaries > Supports

o Cách 2 : Chọn Model > Boundaries > Supports trong bảng Menu của cây thư mục

Nhập các giá trị cho gối theo giao diện trên hình 25 : Chọn Default cho Boundary Group Name Chọn Add trong mục Options Khai báo gối loại khớp quay quanh trục y cho nút số 205 và 257 Nhấn nút lệnh Apply để gán điều kiện biên

Khai báo điều kiện biên cho dầm chủ ngay tại vị trí trụ tháp:

Trong mô hình ví dụ cho cầu treo dây võng, tại vị trí trụ tháp dầm chủ được kê trên gối con lăn

Gán điều kiện biên cho dầm chủ tại vị trí trụ tháp với gối con lăn nhờ chức năng Beam End Release Function (In this model, the boundary condition for the deck at the pylons is roller Assign the boundary condition for the deck at the pylons as a roller condition using the Beam End Release function) Cách thực hiện như sau:

Gọi lệnh Beam End Release theo một trong các cách dưới đây

o Cách 1 : Từ Main Menu chọn Model > Boundaries > Beam End Release

o Cách 2 : Chọn Model > Boundaries > Beam End Release trong bảng Menu của cây

thư mục

Hình 25

Con chim non trên cành cây, hót véo von…hót véo von! Trang

Dùng các nhóm lệnh phóng to thu nhỏ để phóng to khu vực dầm chủ và trụ tháp Dúng các nhóm lệnh chọn phần tử để chọn phần tử tại trụ tháp Trong ví dụ chọn phần tử thanh số 212

Nhập các thông số cho giao diện như trên hình 26: Chọn Default tại Boundary Group Name Chọn Add/Replace trong phần Options Trong phần General Types and Partial Fixity đánh dấu chọn My (i-node), Fx (j-node) và My (j-node)

Nhấn nút Apply để chương trình thực hiện gán điều kiện giải phóng liên kết cho phần tử

thanh dầm số 212

Lập lại các bước như trên để gán điều kiện biên My (i-node), Fx (i-node) và My

(j-node) cho phần tử thanh số 213

Lập lại các bước nêu trên để gán điều kiện biên cho dầm chủ tại vị trí trụ tháp thứ hai

Cụ thể cho phần tử thanh dầm số 244 My (i-node), Fx (j-node) và My (j-node) và cho phần tử thanh số 245 My (i-node), Fx (i-node) và My (j-node)

Hình 26

Khai báo điều kiện liên kết cho dầm chủ: Trong trường hợp ví dụ, cầu treo dây võng sử dụng

neo bị động cho cáp với cấu tạo mà trong đó các dầm chủ không được liên kết nhờ các khớp thì trong trong khi dầm chủ đang được treo bởi dây treo và được liên kết từng phân đoạn, dầm chủ không chịu tải tại trạng thái cân bằng ban đầu Trong kết cấu khớp như thế này, các phân đoạn

dầm chủ được giải phóng môment nhờ chức năng Beam End Release trước khi thực hiện phân tích trạn thái cân bằng ban đầu bằng Suspension Bridge Analysis Control Khi giải phóng

môment quay quanh trục y, chỉ giải phóng một đầu của phần tử nhằm tránh tình trạng mất ổn

định cho phần tử như hình 27 mô hình a bị mất ổn định và mô hình b là mô hình ổn định (In the case of a suspension bridge with dead anchors for cables in which decks (girders) are initially unconnected with hinges while being hung from the hangers and subsequently connected, the decks are unstressed at the initial equilibrium state In such hinge construction, the Beam End Release function is used to release moments in the decks prior to carrying out the initial equilibrium state analysis using Suspension Bridge Analysis Control When releasing moment about My, only one element at a node is released to avoid instability as shown in Fig 27) Cầu

treo dây võng được thi công như hình 28, Các phân đoạn của dầm chủ thuộc Phần 1 được giải phóng môment tại đầu j và các phân đoạn thuộc phần 2 được giải phóng môment tại đầu i

Hình 27: Liên kết khớp giữa các phân đoạn của dầm chủ

Hình 28

Con chim non trên cành cây, hót véo von…hót véo von! Trang

Để khai báo Khai báo điều kiện liên kết cho các phân đoạn dầm chủ, thực hiện lệnh Beam End Release như đã mô tả trong phần khai báo điều kiện biên cho dầm chủ ngay tại vị trí trụ tháp

Cách thực hiện như sau:

Gọi lệnh Beam End Release, trên màn hình sẽ xuất hiện giao diện như hình 26

Tạo nhóm điều kiện biên Pin Connection bằng cách nhấn vào ký hiệu tại mục

Boundary Group Name để xuất hiện giao diện như hình 29

o Nhập tên Pin Connection tại dòng Name

o Nhấn nút lệnh Add để tạo nhóm điều kiện biên với tên Pin Connection

o Nhấn nút Close để trở về giao diện như

hình 26

Dùng nhóm lệnh phóng to thu nhỏ, nhóm lệnh chọn phần tử để chọn các phần tử cho phần dầm chủ phía bên trái trụ tháp só 1 và trụ tháp số 2 Nhập các thông số cho giao diện như trên hình

30: Chọn Pin Connection Default tại Boundary Group Name Chọn Add/Replace trong phần Options Trong phần General Types and Partial Fixity đánh dấu chọn My (i-node) Trong ví dụ

chọn phần tử thanh số 204 đến 211 và 230 đến 243

Nhấn nút lệnh Apply để thực hiện lệnh

Hình 29

Hình 30