Nghiên cứu tính toán kết cấu cầu cong đuờng sắt đô thị

luận văn thạc sỹ kỹ thuật GVHD: PGS.TS Nguyễn phi l©n MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU… ……………………………………………………… … CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ………………… 1.1 Tổng quan hệ thống đường sắt đô thị…………………….……… 1.2 Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài………………………… ….12 1.3 Mục đích nghiên cứu phạm vi đề tài…………… ………………21 CHƯƠNG II: NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ ĐỐI VỚI CẦU ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ…………………………………………………………………………… 23 2.1 Các dạng kết cấu trụ nhịp thường sử dụng cho đường sắt đô thị……………………………………………………………………… 22 2.1.1 Các phương án cho kết cấu trụ…………………………… 22 2.1.2 Các phương án cho kết cấu nhịp………… ………………26 2.2 Nguyên tắc thiết kế……………………………………… ……… 35 2.2.1 Các nguyên tắc chung thiết kế tuyến giao thông đường sắt đô thị……………………………………………………………… 35 2.2.2 Các nguyên tắc thiết kế cầu cạn tuyến giao thông đường sắt đô thị……………………… ……………………………………….37 CHƯƠNG III: NGUN LÝ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN KẾT CẤU CẦU CONG ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ……………………… ……… 57 3.1 Tải trọng đoàn tàu tác dụng lên kết cấu cầu cong đường sắt thị.………………………………………………………………….……57 3.2 Ngun lý tính tốn phương pháp tính tốn kết cấu cầu cong…………………………………………………………………… 60 3.2.1 Ngun lý tính tốn……………………… ………….… 60 3.2.2 Phương pháp tính toán theo nguyên lý cong phẳng……………………………………………………….… 60 3.2.3 Phương pháp tính tốn khơng gian kết cấu cong…………… 73 CHƯƠNG IV: SO SÁNH NỘI LỰC KẾT CẤU CẦU CONG BÁN KÍNH NHỎ VÀ CẦU THẲNG ĐƯỜNG SẮT ĐƠ THỊ……………………………76 4.1 Số liệu đầu vào…………………………………………………… 76 4.2 Kết tính tốn………………… ……………………………….77 4.3 So sánh nội lực hai dạng kết cấu…………………………… 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ………………………………………… ……87 TÀI LIU THAM KHO 90 Học viên: Trần Việt Dịng Líp: Cao häc CÇu – 2007 Trang ln văn thạc sỹ kỹ thuật GVHD: PGS.TS Nguyễn phi lân Lời nói đầu Cùng với phát triển kinh tế xã hội, ngành Giao thông vận tải phát triển nhanh Để đáp ứng yêu cầu nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, nước ta cần xây dựng phát triển mạng lưới giao thông đại, đặc biệt kết cấu hạ tầng thành phố, đô thị lớn đô thị lớn, giải ách giao thông vấn đề đặc biệt cấp bách, nước ta mà hầu giới Vì vậy, xây dựng hệ thống đường sắt đô thị nhu cầu cần thiết cấp bách Đoạn đường sắt đô thị cao thành phần sử dụng nhiều tuyến đường sắt đô thị Đối với đoạn khó khăn giải phóng mặt yêu cầu suất đầu tư cầu cạn giải pháp tối ưu Ở nước ta việc nghiên cứu dạng cầu cạn đường sắt mẻ, việc thiết kế thi cơng địi hỏi trình độ cao nên việc áp dụng hạn chế Từ thực tiễn phát triển cầu cong giới xu hướng phát triển kết cấu hạ tầng Việt Nam, việc nghiên cứu thiết kế công nghệ xây dựng cầu cong để áp dụng vào đô thị lớn, địa hình khó khăn… cần thiết Tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu tính tốn kết cấu cầu cong đường sắt thị “, nội dung nghiên cứu gồm vấn đề sau: - Nghiên cứu cấu tạo cầu sử dụng cho đường sắt thị - Nghiên cứu lý thuyết tính tốn nội lực kết cấu cầu cong đường sắt đô thị - Tính tốn nội lực cho dạng kết cấu cầu cong so sánh nội lực với kết cấu cầu thẳng có độ nhịp Có kết luận văn nhờ động viên, giúp đỡ thầy giáo hướng dẫn thầy cô giáo khác Tác giả xin bày tỏ biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Phi Lân tận tình quan tâm, giúp đỡ suốt trỡnh thc hin lun Học viên: Trần Việt Dũng Lớp: Cao học Cầu 2007 Trang luận văn thạc sỹ kỹ thuật GVHD: PGS.TS Nguyễn phi lân Tỏc giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy cô giáo Bộ môn Cầu - Hầm Trường Đại học Xây dựng trình học tập thực luận văn Tác giả chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Khoa sau Đại học trường Đại học Xây dựng, Ban giám hiệu, Khoa sau Đại học trường Đại học Vinh lãnh đạo Kiểm toán nhà nước chuyên ngành tạo điều kiện thuận lợi q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Tuy có nhiều cố gắng học hỏi nghiên cứu tài liệu trình độ cịn hạn chế nên khơng thể tránh hỏi thiếu sót luận văn Rất mong đóng góp thầy cô giáo đồng nghiệp để tác giả thành thiện kiến thức Xin trân trọng cảm ơn! Học viên: Trần Việt Dũng Lớp: Cao học Cầu 2007 Trang luận văn thạc sỹ kỹ thuật GVHD: PGS.TS Ngun phi l©n CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐƯỜNG SẮT ĐƠ THỊ: Hệ thống vận tải cơng cộng thành phố, đặc biệt hệ thống đường sắt đóng vai trị quan trọng kể từ nửa cuối kỷ 19 Tàu điện mang lại lợi ích xã hội tăng tốc độ lưu thông giảm giá vé, phí lại rẻ giúp người lao động lại từ chỗ đến nơi làm việc với cự ly đáng kể, việc làm nhà ngoại thành trở nên khả thi người có thu nhập thấp tránh việc tập trung đông dân cư khu vực trung tâm thành phố Vào thập kỷ đầu kỷ 20 hầu hết thành phố lớn vừa châu Âu xây dựng mạng lưới tàu điện nội phương tiện giao thông công cộng Tuy nhiên ngày gia tăng nhu cầu giao thông ngày xuất nhiều loại hình giao thơng cơng cộng điều làm nảy sinh vấn đề vướng mắc loại hình dịch vụ giao thơng cơng cộng Đã có thay đổi lớn xảy xe ô tô cá nhân xe buýt công cộng gia tăng Tại Mỹ vận tải đường sắt phố suy giảm sớm Các nhà sản xuất lốp ô tô công ty dầu lửa mua tuyến xe điện chấm dứt hoạt động chúng Vận tải đường sắt nội đô đánh giá vật cản hệ thống giao thông đô thị phải nhường chỗ cho giao thông dựa vào ô tô Phải thừa nhận ô tô cá nhân xe buýt đưa lại nhiều tiện lợi Tuy nhiên vào năm 1970 tuyến đường ngày trở nên đơng đúc Những tiện ích xe ô tô trở nên bất tiện thay vào việc tăng thời gian lại Ngồi vấn đề nhiễm khơng khí động đốt gây nên vấn đề xúc Chính làm nảy sinh ý tưởng nhằm phục hồi giao thông đường sắt phát triển hệ thống đường sắt chất lượng cao Khoảng 30 năm gần đây, đặc biệt thập kỷ 90 kỷ 20 đường sắt đô thị phát triển nhanh giới Trước năm 1970 có thành phố có hệ thống đường sắt thị đến có khoảng 190 thành phố có hệ thống Häc viªn: TrÇn ViƯt Dịng Líp: Cao häc CÇu – 2007 Trang luận văn thạc sỹ kỹ thuật GVHD: PGS.TS Nguyễn phi l©n hàng chục thành phố khác xây dựng nằm rải rác 70 nước giới Sở dĩ đường sắt đô thị phát triển có ưu điểm sau đây: - Năng lực chuyên chở lớn: Năng lực tuyến tàu điện đại lên tới 30.000 - 80.000 hành khách/giờ - Diện tích chiếm đất ít: Thống kê cho thấy vận tải xe phải chiếm tới 36m2 đất cho 1.000 chỗ ngồi-km, xe buýt 6,3 m2 cịn đường sắt thị 3,5 m2 Khi tuyến tàu điện lên cao (Elevated) ngầm (Underground) diện tích chiếm đất thành phố lại - Tất loại hình đường sắt thị dùng lượng điện nên độ nhiễm khơng khí nhỏ so với ô tô xe buýt Vấn đề giảm tiếng ồn xử lý triệt để tuyến đường sắt đô thị đại - Tiết kiệm lượng: Tính cho 1.000 chỗ ngồi-km vận tải tô hết 262 KW/h, xe buýt hết 58 KW/h, metro hết 64 KW/h tàu điện nhẹ hết 56 KW/h - An toàn: Thống kê năm 1987 Nhật cho thấy số người chết tai nạn giao thông tính tỷ HK-Km vận tải tơ lớn gấp 9,6 lần đường sắt đô thị - Việc rút ngắn thời gian chạy tàu tốc độ bình quân đường sắt đô thị thường cao vận tải ô tô khoảng lần bảo đảm đến giờ, không bị ảnh hưởng trở ngại ngẫu nhiên đường 1.1.1 Phân loại đường sắt đô thị Trong thực tế việc phân loại đường sắt đô thị khác Tên đặt cho hệ thống khác từ nước sang nước khác chí khác từ thành phố đến thành phố khác nước Các nhóm khái niệm dùng để phân loại: a Theo mức độ hoạt động (kể lực thông qua) - Street Transit: đường sắt đô thị khu phố - Semirapid Transit: đường sắt đô thị bán tốc độ cao đường sắt đô thị khối lượng vận tải vừa - Mass Rapid Transit: đường sắt đô thị tốc độ cao đường sắt đô thị khối lượng vận ti ln Học viên: Trần Việt Dũng Lớp: Cao học Cầu 2007 Trang luận văn thạc sỹ kỹ tht GVHD: PGS.TS Ngun phi l©n b Theo đặc trưng - Không dẫn hướng (Nonguided) - Dẫn hướng (Guided) c Theo đặc trưng vận hành - Vận hành thủ công - Vận hành tự động Theo công nghệ đường sắt phân thành đường sắt thị có sức chở trung bình, đường sắt thị có sức chở lớn, Đường sắt công nghệ đại Cả ba loại thuộc loại dẫn hướng - Đường sắt thị có sức chở trung bình (dưới 30.000 hành khách/giờ) gồm + Tàu điện ray (Monorail); Tàu điện ray có kiểu; kẹp treo + Tàu điện nhẹ LRT (Light Rail Trainsit) với đặc trưng là: Tách riêng đường Hệ thống thông tin tín hiệu đại giúp khai thác LRT với tốc độ cao Các toa xe đại, gia giảm tốc nhanh, có thiết bị kiểm tra tự động - ĐSĐT có sức chở lớn - Heavy rail system Thuộc loại có tàu cao tốc Express, SBahn Metro Đoàn tàu thường gồm - 10 toa, lực vận tải lớn (60.000 - 80.000 hành khách/giờ) - Các loại hình vận tải xuất + Tàu tự động không người lái AGT (Automatic Guided Train) chạy đường dẫn hướng riêng biệt + Tàu động tuyến tính LIM (Linear Motor) Mỗi trục xe gắn động tuyến tính chạy ray khổ 1435, cấp điện 1500DC + Tàu đệm từ MAGLEV Động tuyến tính chạy đệm khơng khí lực đẩy từ tạo nên Đệm khơng khí dày 10mm tới 100mm + Tàu không lưu (Aeromover) hoạt động theo nguyên lý chuyển động tàu cánh buồm 1.1.2 Các loại hình đường sắt thị điển hình : ( Đường sắt ray, đường sắt ray) Häc viên: Trần Việt Dũng Lớp: Cao học Cầu 2007 Trang luận văn thạc sỹ kỹ thuật 1.1.2.1 GVHD: PGS.TS Ngun phi l©n Đường sắt ray Hình 1.1 Loi hỡnh ng st ray Học viên: Trần Việt Dịng Líp: Cao häc CÇu – 2007 Trang ln văn thạc sỹ kỹ thuật GVHD: PGS.TS Nguyễn phi lân Hình 1.2 Tàu ray đơn (hay tàu ray-monorail) phương tiện giao thơng cơng cộng có đường ray làm đường dẫn Mỗi đoàn tàu thường gồm 2/4/6 toa nhiều Ray Monorail dầm đỡ toàn trọng lượng tàu làm nhiệm vụ dẫn hướng cho tàu Do ray monorail phải làm hai công tác nên thường đúc bê tông dự ứng lực với chiều rộng khoảng 80cm, cao khoảng 1,2m làm ống thép hộp Tàu monorail sử dụng bánh lốp, cụm bánh thường có: bánh chịu tải nằm phía ray, 4-8 bánh dẫn hướng ôm lấy hai bên ray Các bánh dẫn hướng lăn cạnh bên ray lái bánh chịu tải theo hướng ray Do thiết kế nên monorail có ưu nhược điểm sau: Ưu điểm - Do bánh tàu ôm ray ba phía nên tàu khơng thể bị trật khỏi đường ray, gặp cố nổ lốp bánh tàu hạ xuống bánh sắt dự phịng hay bánh cao su đặc lồng ruột bánh - Chi phí bảo trì đường ray thấp, hao mịn diễn bánh lốp ray Sau khoảng 100.000km tàu phải thay lốp - Chi phí đầu tư cho tàu ray đơn khơng cao lắm, vào khoảng từ 36 triệu USD/km (Kuala Lumpur, 2003) đến 20 triệu USD/km (Dubai, 2008), ngày giảm dần nhờ tiến công nghệ cạnh tranh .- Do tàu sử dụng bánh lốp nên có khả leo dốc tốt, – 10%, tàu hai ray dùng bánh sắt thường 2-3% Häc viªn: TrÇn ViƯt Dịng Líp: Cao häc CÇu – 2007 Trang luận văn thạc sỹ kỹ thuật GVHD: PGS.TS Nguyễn phi l©n - Xây dựng nhanh chóng, ảnh hưởng đến giao thông xung quanh, việc xây dựng chủ yếu diễn xưởng đúc bê tông: + Công tác thi công trụ: Trụ monorail nhỏ, khoảng 1m bề ngang, nên đặt giải phân cách đường thành phố, trụ làm bê tơng đúc sẵn nên việc đúc trụ diễn xưởng đúc bê tông nên việc thi cơng khơng chiếm dụng đường, dễ dàng xây dựng vào ban đêm, ban ngày trả lại đường để lưu thông; + Ray chế tạo dầm bê tông đúc sẵn dự ứng lực trước nên đúc ray từ xưởng đúc, sau mang đến đặt lên trụ thực gắn kết ray lại với nhau; - Do tàu ray đơn thường chạy cao nên không cản trở giao thông mặt đất, chạy cao hai ray tách rời nhau, đặt cột đường kính 1m cách 30m, nên khơng che khuất bầu trời nhiều để gây cảm giác nặng nề tối tăm đường ô tô đường sắt cao; Hình 1.3 - Đường ray có bán kính cong tối thiểu 50m nên dễ uốn cong ngã tư luồn lách theo tuyến phố vừa hẹp vừa uốn lượn, bên cạnh tàu ray đơn chạy êm nên chạy sát cơng trỡnh ụ th Học viên: Trần Việt Dũng Lớp: Cao học Cầu 2007 Trang luận văn thạc sü kü tht GVHD: PGS.TS Ngun phi l©n + Nhược điểm: Bên cạnh ưu điểm đường sắt ray cịn có nhược điểm cố hữu làm cho khơng thể cạnh tranh với đường sắt ray sau: - Nhược điểm lớn khắc phục đường sắt ray khơng có khả bẻ ghi để chuyển sang tuyến đường khác đường sắt hai ray, khơng có khả giao cắt với tuyến Monorail khác, vị trí ga cuối, tàu phải chạy vòng tròn nhờ cầu trục chuyên dùng nhấc lên đặt sang ray để chạy theo hướng ngược lại Hình 1.4 Trung tâm chuyển hướng ga OKASA Monorail( Nhật Bản) - Không thể xây dựng mặt đất cần chia sẻ khơng gian với loại hình phương tiện khác, ray monorail thường cao khoảng 120cm, phương tiện khác vượt qua được.(Tại nút giao đồng mức) - Khả vận tải thấp: có khả tải 12340 lượt người/hướng giờ; - Khả thiếu tương thích ray toa tàu có nguồn gốc sản xuất khác - Khi có trường hợp khẩn cấp, đồn tàu dừng đường hành khách khơng thể ngồi đường Monorail nằm cao hệ thống khơng có lối cứu hộ đường sắt đơi, phải chờ đến có tàu cứu hộ đến kéo về; Học viên: Trần Việt Dũng Lớp: Cao học Cầu 2007 Trang 10 luận văn thạc sỹ kỹ thuật GVHD: PGS.TS Ngun phi l©n CHƯƠNG IV SO SÁNH NỘI LỰC KẾT CẤU CẦU CONG BÁN KÍNH NHỎ VÀ CẦU THẲNG ĐƯỜNG SẮT ĐƠ THỊ Tiến hành tính tốn hai kết cấu cầu đường sắt gồm cầu thẳng 03 nhịp cầu cong bán kính R=250m 03 nhịp 4.1 SỐ LIỆU ĐẦU VÀO: 4.1.1 Sơ đồ cầu: 4.1.1.1 Cầu thẳng: - Cầu có 03 nhịp liên tục có chiều dài nhau, nhịp dài 50m - Mặt cắt ngang cầu khai báo 4.1.1.2 Cầu cong: - Cầu có 03 nhịp liên tục có chiều dài nhau, nhịp dài 50m - Bán kính cong khơng đổi R=250m Học viên: Trần Việt Dũng Lớp: Cao học Cầu 2007 Trang 76 luận văn thạc sỹ kỹ thuật GVHD: PGS.TS Ngun phi l©n - Mặt cắt ngang cầu 4.1.2 Số liệu thiết kế: - Loại ray sử dụng: ray P50 - Tải trọng tác dụng: Đặt tải trọng đoàn tàu lựa chọn chương II với tải trọng trục Ptr = 18T/trục, tính đối xứng nên xét bên ray Xét đoạn ray dài 42m Rời rạc hóa kết cấu ray thành 80 phần tử,mỗi phần tử dài 0.525 m, đánh số phần tử số nút hình vẽ 6 10 11 10 12 11 13 12 14 13 15 14 17 16 15 16 18 17 19 18 20 19 21 20 22 21 23 22 24 23 25 24 27 26 25 26 28 27 29 28 30 29 31 30 32 31 33 32 34 33 35 34 37 36 35 36 38 37 39 38 40 39 41 40 42 41 43 42 44 43 45 44 47 46 45 46 48 47 49 48 50 49 51 50 52 51 53 52 54 53 55 54 56 55 57 56 58 57 59 58 60 59 61 60 62 61 63 62 64 63 65 64 66 65 67 66 68 67 70 69 68 69 71 70 72 71 73 72 74 73 75 74 77 76 75 76 78 77 79 78 80 79 81 80 Ta xét vị trí tiếp nối hai toa tàu, ta có sơ đồ sau: 2100 4200 P=90 kN 12 13 12 P=90 kN 14 13 2100 15 14 17 16 15 16 P=90 kN 18 17 19 18 20 19 21 20 22 21 23 22 25 24 23 24 P=90 kN 26 25 27 26 28 27 30 29 28 29 31 30 Ray - Căn vào lý thuyết tính tốn phần I chương III, thực tính tốn với tải trọng tính tốn phần mềm tính tốn ta tính tốn tải trọng đoàn tàu đặt cầu với sơ đồ tr s nh sau: Học viên: Trần Việt Dũng Lớp: Cao học Cầu 2007 Trang 77 luận văn thạc sü kü thuËt 5 10 GVHD: PGS.TS Ngun phi l©n 11 10 12 11 13 12 14 13 17 16 15 14 15 16 18 17 17.94 19 18 20 19 17.94 36.24 44.18 44.18 37.61 54.21 37.61 54.21 21 20 22 21 23 22 24 23 27 26 25 24 25 26 28 27 29 28 30 29 17.94 31 30 32 31 33 32 34 33 37 36 35 34 35 36 38 37 39 38 40 39 41 40 17.94 36.24 44.18 44.18 37.61 54.21 37.61 54.21 Vậy ta thấy từ tải trọng trục đoàn tàu ta chia thành lực tập trung R1, R2, R3, R4, R5 với: R1= 54.21 kN; R2=44,18 kN; R3=36,24 kN; R4= 37,61 kN; R5= 17,94 kN; Học viên: Trần ViƯt Dịng Líp: Cao häc CÇu – 2007 Trang 78 luận văn thạc sỹ kỹ thuật 4.2 GVHD: PGS.TS Nguyễn phi l©n SO SÁNH NỘI LỰC: 4.2.1 Mơ men: 4.2.1.1 Biểu đồ mô men trạng thái giới hạn cường độ I: Cầu thẳng: Cầu cong: Tọa độ nút Cầu thẳng 13956,69 Cầu cong Tỷ lệ 25 22095,4 50 75 100 125 28982,57 23986,97 39546,06 28370,75 150 13273,470 23889,220 28619,140 24394,810 33465,620 25168,230 3324,000 95% Học viên: Trần ViƯt Dịng Líp: Cao häc CÇu – 2007 108% 99% 102% 85% 89% Trang 79 luận văn thạc sỹ kỹ tht GVHD: PGS.TS Ngun phi l©n 4.2.1.2 Biểu đồ mơ men trạng thái giới hạn cường độ II: Cầu thẳng: Cầu cong: Tọa độ nút Cầu thẳng 13956,69 -5867,94 -6787,71 373,27 -15071,8 -850,56 Cầu cong 12677,45 -4675,23 -5958,95 733,11 -9886,13 -2822,69 -1363,61 91% 80% 88% 196% 66% 332% T l Học viên: Trần Việt Dũng Lớp: Cao häc CÇu – 2007 25 50 75 100 125 150 Trang 80 luận văn thạc sỹ kỹ thuật GVHD: PGS.TS Ngun phi l©n 4.2.1.3 Biểu đồ mơ men trạng thái giới hạn cường độ III: Cầu thẳng: Cầu cong: Tọa độ nút 25 50 75 100 125 Cầu thẳng 13956,69 15703,78 23909,46 18589,55 33951,94 21691,59 Cầu cong 13137,23 17360,20 23439,67 18986,42 28076,02 18770,30 2875,91 94% 111% 98% 102% 83% 87% T l Học viên: Trần Việt Dũng Líp: Cao häc CÇu – 2007 150 Trang 81 ln văn thạc sỹ kỹ thuật GVHD: PGS.TS Nguyễn phi lân 4.2.1.4 Biểu đồ mô men trạng thái giới hạn sử dụng Cầu thẳng: Cầu cong: Tọa độ nút 25 50 75 100 125 Cầu thẳng 13956,69 22621,87 17583,92 13678,42 26118,43 18561,48 Cầu cong 13501,52 21558,90 16641,87 13518,19 20873,95 19938,25 2189,18 97% 95% 95% 99% 80% 107% Tỷ l Học viên: Trần Việt Dũng Lớp: Cao học Cầu 2007 150 Trang 82 luận văn thạc sỹ kỹ tht GVHD: PGS.TS Ngun phi l©n 4.2.1.5 Mơ men xoắn trường hợp nguy hiểm Cầu thẳng: Cầu cong: Tọa độ nút 25 50 75 100 125 1763,74 3533,05 1791,21 3601,84 1794,76 150 Cầu thẳng 3640,41 Cầu cong 10512,470 4508,530 4010,420 1915,190 5332,070 4515,320 10828,520 Tỷ lệ 289% Học viên: Trần Việt Dũng Lớp: Cao học Cầu 2007 256% 114% 107% 148% 252% 3839,42 282% Trang 83 luận văn thạc sỹ kỹ thuật GVHD: PGS.TS Nguyễn phi l©n 4.2.2 Ứng suất 4.2.2.1 Biểu đồ ứng suất trạng thái giới hạn cường độ I: Cầu thẳng: Cầu cong: Tọa độ nút 25 50 75 Cầu thẳng 9.460 8.840 7.910 4.200 10.200 6.700 3,65 Cầu cong 9.230 8.430 7.540 4.240 8.400 528 Tỷ lệ 98% Häc viªn: TrÇn ViƯt Dịng Líp: Cao häc CÇu – 2007 95% 95% 101% 100 82% 125 7.350 150 110% 14466% Trang 84 luận văn thạc sỹ kỹ thuật GVHD: PGS.TS Nguyễn phi l©n 4.2.2.2 Biểu đồ ứng suất trạng thái giới hạn cường độ II: Cầu thẳng: Cầu cong: Tọa độ nút 25 50 75 100 125 150 Cầu thẳng -9.460 -8.840 -7.910 -4.200 -1.020 -6.700 -3,65 Cầu cong -9.230 -8.430 -7.540 -4.240 -8.400 -7.350 -528 Tỷ lệ 98% Học viên: Trần Việt Dũng Lớp: Cao học Cầu 2007 95% 95% 101% 82% 110% 14466% Trang 85 luËn văn thạc sỹ kỹ thuật GVHD: PGS.TS Nguyễn phi lân 4.2.2.3 Biểu đồ ứng suất trạng thái giới hạn cường độ III Cầu thẳng: Cầu cong: Tọa độ nút 25 50 75 Cầu thẳng 9.460 8.840 7.910 4.200 10.200 6.700 3,65 Cầu cong 9.230 8.430 7.540 4.240 8.400 528 T l 98% Học viên: Trần Việt Dũng Lớp: Cao häc CÇu – 2007 95% 95% 101% 100 82% 125 7.350 150 110% 14466% Trang 86 luận văn thạc sü kü tht GVHD: PGS.TS Ngun phi l©n 4.2.2.4 Biểu đồ ứng suất trạng thái giới hạn sử dụng Cầu thẳng: Cầu cong: Tọa độ nút 25 50 75 100 125 Cầu thẳng 9.890 13.800 8.170 8.090 10.100 11.800 Cầu cong 9.750 13.500 7.690 7.960 94% 98% Tỷ l 99% Học viên: Trần Việt Dũng Lớp: Cao học CÇu – 2007 98% 8.460 12.400 84% 105% 150 895 1.290 144% Trang 87 luận văn thạc sỹ kỹ thuật GVHD: PGS.TS Ngun phi l©n KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ * Kết thực đề tài: Luận văn giải vấn đề sau: Luận văn nêu loại hình đường sắt thị, phân tích ưu nhược điểm so sánh loại hình đường sắt thị mà Việt Nam đề xuất thực đầu tư Luận văn nêu số yêu cầu thiết kế tính tốn kết cấu cầu đường sắt đô thị nêu đề xuất, phân tích dạng kết cấu nhịp trụ cầu bê tông cốt thép thường sử dụng kết cấu cầu cạn điển hình cầu cạn đặc biệt sử dụng tuyến đường sắt thị Qua học viên kiến nghị sử dụng loại kết cấu nhịp áp dụng kết cấu cầu cong liên tục cho đường sắt đô thị Việt Nam: - Các kết cấu nhịp mố trụ cần đảm bảo yêu cầu khai thác, mỹ quan cơng trình, cơng nghệ thi cơng tính kinh tế - Kết cấu nhịp: Dùng tiết diện ngang có dạng dầm hộp đối với nhịp lớn có bán kính cong nhỏ Đối với loại nhịp có bán kính cong lớn sử dụng kết cấu nhịp kết cấu thẳng mà thay đổi mặt cầu Học viên nghiên cứu nguyên lý phương pháp tính tốn kết cấu cong phần mềm MIDAS/Civil để tính tốn nội lực kết cấu hai loại cầu cong cầu thẳng 03 nhịp liên tục Bằng việc tính tốn nội lực hai dạng kết cấu nhịp cầu thẳng cầu cong bán kính nhỏ để so sánh thay đổi nội lực ảnh hưởng bán kính cong gây Học viên lập bảng so sánh, qua có số nhận xét sau: + Đối với trị số mô men uốn điểm giầm cầu thẳng cầu cong khơng có chênh lệch q nhiều, nằm khoảng chênh lệch từ 1-5% nhiên trị số mơ men vị trí gối chênh lệch mơ men nằm khoảng từ 1-13% Trong trạng thái giới hạn cường độ trị số mô men uốn chênh lệch lớn, nằm khoảng từ 9-232% Häc viªn: TrÇn ViƯt Dịng Líp: Cao häc CÇu – 2007 Trang 88 luận văn thạc sỹ kỹ thuật GVHD: PGS.TS Nguyễn phi l©n Đối với mơ men uốn gối trị số chênh lệch lớn, nằm khoảng từ 7189%, bên cạnh cầu thẳng đường bao mơ men uốn thay đổi ổn định cầu cong đường bao mơ men uốn có thay đổi đột ngột vị trí gối + Đối với giá trị ứng suất trạng thái giới hạn cường độ trị số chênh lệch cầu thẳng cầu cong dao động từ 1-18%, cá biệt điểm gối cuối trị số ứng suất chênh lệch lớn giá trị ứng suất cầu thẳng điểm bé Trong trạng thái sử dụng chênh lệch ứng suất từ 1% đến 44% * ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài: Vấn đề giải nhu cầu lại người dân đô thị lớn cấp bách Do đó, việc nghiên cứu kết cấu cầu cong sử dụng cho đường sắt đô thị cần thiết nhằm đáp ứng phát triển đường sắt nội đô, giải pháp hữu hiệu giải vấn đề lớn đô thị Với kết đạt luận văn góp phần nhìn nhận cách tổng qt lĩnh vực giao thơng mẻ Việt Nam Góp phần vào phát triển nghiên cứu tính tốn ứng dụng kết cấu cong cho đường sắt đô thị * Hướng phát triển đề tài: Do trình độ cịn hạn chế thời gian không nhiều nên luận văn chưa đề cập đến vấn đề sau: + Chưa nghiên cứu việc tính tốn bố trí cốt thép đồng thời chịu mômen uốn xoắn + Chưa nghiên cứu ảnh hưởng từ biến, co ngót bê tơng kết cấu cong + Chưa nghiên cứu công nghệ thi công cho cầu cong + Chưa nghiên cứu số mặt cắt ngang như: mặt cắt ngang composit, dầm prebeam Cầu cong kết cấu không gian chịu lực, biến dạng phức tạp Hy vọng vấn đề sớm nghiên cứu giải mt tng lai gn Học viên: Trần Việt Dũng Lớp: Cao học Cầu 2007 Trang 89 luận văn thạc sỹ kỹ thuật GVHD: PGS.TS Nguyễn phi lân Tai liêụ tham khảo 1- Đào Xuân Lâm, Đỗ Bá Chương (2003), Mỹ học Cầu đường, Nhà xuất Giao thông vận tải 2- Bộ Giao thông vận tải (2005), Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-05, Nhà xuất Giao thông vận tải 3- Nguyễn Như Khải, Phạm Duy Hòa, Nguyễn Minh Hùng (2000), Những vấn đề chung mố trụ cầu, Nhà xuất Xây dựng 4- Nguyễn Phi Lân (2006), Tài liệu nghiên cứu phân tích kết cấu 5- Nguyễn Minh Nghĩa (2002), Mố trụ cầu, Nhà xuất Giao thông vận tải 6- Ngô Đăng Quang (2007), Mô hình hóa phân tích kết cấu cầu với MIDAS/Civil tập I, II, Nhà xuất Xây dựng 7- Lê Đình Tâm (2006), Cầu bêtơng cốt thép đường ơtơ - tập I, II, Nhà xuất Xây dựng 8- Liều Thọ Trình (1987), Cơ học kết cấu - tập I, II, Nhà xuất Xây dựng 9- Nguyễn Viết Trung (2003), Cầu bêtông cốt thép - tập I, II, Nhà xuất Giao thông vận tải 10- TS Nguyễn Văn Ký và KS Nguyễn Hữu Thiê ̣n, Hê ̣ thố ng thông số của đường sắ t đô thi ̣ thế giới và lựa chọn một số thông số bản cho đường sắ t đô thi ̣ Viê ̣t Nam 11- PGS.TS.Pha ̣m Văn Ký, ThS.Trầ n Anh Dũng, Tính toán kế t cấ u mặt đường không đá balát dạng bản bê tông bằ ng phương pháp phầ n tử hữu hạn và ứng dụng cho đường sắ t đô thi ̣ Viê ̣t Nam 12- PGS TS Phạm Văn Ký - Đường sắt đô thị - NXB GTVT, 2009 13- Quy phạm thiết kế Metro (GB 50157-2003)-Tiêu chuẩn Nhà nước CHND Trung Hoa 14- Báo cáo quy hoạch chung thủ đô Hà Nội đến năm 2020 v tm nhỡn n nm 2050 Học viên: Trần ViƯt Dịng Líp: Cao häc CÇu – 2007 Trang 90