Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của sự cố đứt cáp trong thiết kế cầu dây văng

BỘ GIÁO DỤC VA ĐÀO TẠO BQ NÔNG NGHIỆP & PTNT

‘TRUONG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

DƯƠNG ANH TUẦN

NGHIÊN CỨU ANH HƯỚNG UA SỰ CÓ DUT CÁP TRONG THIET KE CAU DAY VANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRUONG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

DƯƠNG ANH TUẦN

NGHIÊN CỨU ANH HUONG CUA SỰ CÓ DUT CAP TRONG THIET KE CAU DAY VANG

“Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Ma sé: 858.02.05

NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HOC: 1 TS TRƯƠNG VIET HÙNG.

HA NỘI, NAM 2021

LỜI CAM DOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thin tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bắt kỳ một "nguồn nào và dưới bit kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguẫn tả liệu (nễu có) đã được thực hiện ích dẫn và ghỉ ngu ti liệu tham khảo đúng quy định.

“Tác giả Luận van

Dương Anh Tuấn.

LỜI CẢM ON

Trong quả trình thực hiện Luận văn này tác giả được người hướng din khoa học TS Trương Việt Hùng tận tinh hướng dẫn, giáp đỡ cũng như tạo điều kiện thuận lợi để tác gia hoàn thành luận văn này, Qua đầy, ác giá xin gửi lời sâm ơn chân thành tới chy!

n Ban giám hiệu, các Thầy cô giáo, các cần bộ

“Tác giả cũng xin trần trong cảm ơn.

ng đại học Thủy Lợi đã giúp đỡ và chỉ dẫn trong quá

của khoa Sau Đại học thuộc Trutrình học tập va nghiên cứu.

“ác giả cũng xin bay tô ông biết ơn đến Gia đình đã động viên vàtạo mọi điều kiện tốt nhất để tie giả học tập và nghiên cứu

“Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến nhà trường và các đồng nghiệp đã

nhiệt tình giúp đỡ tác giả hoàn thành Luận văn nảy.

Do thời gian thực hiện Luận văn không nhiễu và tình độ tác gid có hạn, mặc dù đã hết

ức cỗ gắng nhưng rong Luận văn sề không tránh Khoi những ai sôi tắc giả rất mong nhận được những ý kiến đồng gop của ác Thly cô giáo, cùng các bạn đồng nghiệp để

Luận văn hoàn thiện hơn.

Tác giá xin chân thành cảm ont

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH DANH MỤC BANG BIEU

DANH MỤC CÁC TỪ VIET TAT PHAN MỞ ĐẦU,

1 Tính cắp tết của đề tài

Mue đích nghiên cứu.

(ch tgp cận và phương pháp nghiên cứu

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Y nghĩa Khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề di Kết quả dat được

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VỀ CAU DAY VANG Li pat vin a8

1.2 Tinh hình ngbign cứu trong và ngoài nước.“Tình hình nghiên cứu ngoài nước 1.2.2 Tinh hình nghiên cứu trong nước.

13 Tổng quan về cầu đây văng.

1.3.1 Giới hiệu chung, lich sử hình thành và phát iển của cầu dây văng

1.32 Ưakhuyếtđiểm của cầu đây văng 1343 Clu tạo và các loi cầu dây vũng 1344 Điều chỉnh nội lực wong cầu dây văng

1.4 Cơ sởthiếtkế công trình cầu theo iều chun TCVN 11823/2017

1.4.1 Quan điểm chung vẻ thiết kế [16],

1.4.2 - Phương pháp thiết ké theo hệ số tải trọng và sức kháng.

1443 Hệ số i tong và các tạng thi giới hạn _-.

CHUONG2 — THIẾT KE CAU DAY VANG XÉT DEN SỰ CÔ DUT CaP 2.1 Khái niệm về din cấp và hả năng xảy ra sự cổ đứt cấp của cầu dây văng, 2.2 Ảnh hướng của sự cỗ đức cáp đối với cau dây văng

2.2.1 Ảnh hưởng tổng thể

2.22 Ảnh hưởng đến ừng bộ phận của cầu dây ving

23 Chỉ dẫn đối với các trường hợp eve đoan đối với Cần dây văng

23.1 Chi din của Viện Dự Ứng Lực PTD, 22 23.2 Chi din theo Eurocode 3 " 3 23.3 Chi din theo Euroeode # Phin L7 34 23.4 Chi din của Service d'Etudes Techniques des Routes et Autoroutes

2.3.5 Federation International de Beton (FIB), Thụy St 2005, 35

2.3.6 Kế luận về chỉ dẫn đối với ự cổ ain cáp a5 24 Các phương pháp phân ích cầu diy văng xét đến sự cổ di cấp 35 24.1 Phường pháp phân tích bán tinh đối với sự cỗ đứt cáp 37

24.2 Phương pháp phn ích động đối với sự cổ đột ấp 39

2.5 Phương pháp thiết kế cầu đây ving có xét đến sự cổ đứt cáp áp dụng TCVN

1183-2017 5" " son2.5.1 M@ hinh tinh ton 4025.2 To hop ti trọng vài tpn conned

2.5.3 Phường pháp xắc định lực căng ban đầu trong các dây văng 45

2.5.4 Trình wp tinh oán, so sinh nội lự cầu dây văng không và có xế đến sự cỗ

‘in cáp _.- "`

CHƯƠNG3 VÍDỤTÍNHTOÁN “ 3.1 Thông tin chung về mô hình cầu diy văng 48 3.2 Thiết kế cẩu diy văng có xét dn sy cổ đứt cấp trong quá tình khai thie, vận

hành 58

3.2.1 Thường hợp 1 (THỊ): cầu day văng không bị đt cấp ving 4

3.22 Trường hợp 2 (TH2) elu diy ving bị đứt một cấp ving bắt kỳ ot So sánh trường hợp 1 cầu diy ving không bị đất đây văng và trường hop 2 cầu diy ving bị đút dây văng 68

KET LUẬN VA KIÊN NGHỊ, _— 1TÀI LIỆU THAM KHẢO — _.

DANH MỤC CÁC HÌNH ANH

Hình 1.2 Cau Nhật Tân (Hà Nội) [12], 1

Hình L3 Cấu tạo cầu dây văng B

inh 14 Sơ do bổ tí dây ving dạng đồng qui “

ink 1.5 Sơ đồ bỗ tr đây văng dang song song “

Hình 1.6 Sơ đồ bổ trí day văng dang rẻ quạt 15

Hình 2.1 Ứng xử của cầu dây văng [42] 36

Hình 2.2 Mô hình cầu diy văng trong Midas Civil 40

Hình 23 Mô hình hóa ry tháp, dim và dây văng tong Midas Civil 41

Hình 24 Các đặc tung của xe tả thiết kế [I4] 44

Tình 2.5 Kbai báo lục căng đơn vị cho dây vãng trong Midas Civil 46

Tình 2.6 Chức năng Unkown Load Factor rong Midas Civil 46

Hình 3.1 Sơ đồ cầu 4g

Hình 32 Mặt cắt ngang cầu mỉ

inh 3.3 Gée nghiềng của các diy văng với phương ngang cầu 32

Hình 34 Cấu tạo chỉ tiết tr tháp 33

Hình 3.5 Mat ft chin trụ thấp 33

Hình 3.6 Mặt cắt thân tụ thấp “

Hình 3.7 Khai bảo hoại ti xe (LL) trong Midas Civil 56

inh 3.8 Dim chữ i (mặt cắt ngang cẳu) được mô hình hoa tong Midas CvÍ 57

Hình 39 Trị thấp được mô hình hóa trong Midas Civil sr

Hình 3.10 Biểu đồ bao mé-men ở TTGH Cường độ trường hợp cầu đây văng không

Hình 3.13 Mô hình hóa cẫu đây văng - rường hợp bị đút DV -01 „68 inh 3.14 Biểu đồ lực căng tong đây ving rường hợp cầu day ving bị đất đây văng,

Hình 3.17 Biểu đồ lực căng trong dây văng - trường hợp cầu dây văng bị đút dây văng

(sie dãy văng số 1 đến diy văng 6 22) “7

in 3.18 Biểu đỗ bao mô-mmen ở TTGH Cường 49 1- trường hợp cầu đây ving bị đứt

inh 3.21 Biểu đồ bao mô-men của 2 trường hợp ở TTGH Cường 49 Lon Tình 3.22 Biểu đồ bao lực cắt của 2 trường hợp ở TTƠH Cường độ n Hình 3.23 Biểu đồ lực căng trong dây văng của 2 trường hợp ở TTGH Sử dung lI 72

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 1.1 Tổ hợp tả trọng và hệ số tải trọng [14] 2s

Bang 1.2 Hệ số tai trong cho tai trong thường xuyên, 714], 26‘Bing 1.3 Hệ số ti trong cho tai trong thường xuyên do tích lũy biển dang, 7: [14] 7Bang 2.1 Khoi lượng riêng [14] AZBang 2.2 Ty gia tng lực do xung kích IM [4] 45

Bing 3.1 Tid diện dây ving Iva chọn “

Bảng 3.2 Lục cũng ban dn của đây ving s

Băng 3.3 Lực căng của dy văng ti hờ điễm trước ki dãy vãng dt 59

Bang 3.4 Lực tác động do đứt cáp (CLDF) 62

[Bing 3.5 Bảng so sánh giá trị lực căng trong dây ving sau khi xây ra hiện tượng đứt đây,văng với lực căng lớn nhất (PT„ ) của các dây văng, T3

DANH MỤC CÁC TỪ VỊ

As Tidt din danh dh

CLDF Lae tie động do cổ đứt cáp (dây ving) gây rà

cv Cludiy ving

ĐC Ta trong bin thin của các bộphậnkết ef và hitb ph rợphi kếtcẫu

DCNL iu chin nd lve

DW Tai trong bản thin củalớp phủ mat và ee i ch công cộngMô dun din hồi

Cường độ chịu kéo

PT Lực căng ban đầu của cáp (day vãng) PT max Lực căng lớn nhất cho phép của dây văng

“Trường hợp 2: cầu day văng bị đứt I cáp (đây văng) nj

‘Trang thai giới han

‘Ung lực do biến đổi nhiệt độ đều Tải trong gió trên hoạt ải

“Tải trong giỏ trên kết cầu,

1g số súc kháng

nhiên

PHAN MỞ ĐẦU

inh cấp thiết của để tài

Clu dây văng được sử dụng rộng rãi trong những năm gin đây do wu điểm về khả nang vượt nhịp lớn, tiết kiệm vật liệu và tính thắm mỹ cao Những wu điểm này có được là nhờ hệ thống các đây văng được kết nỗi từ hệ mặt cầu lên đình tháp làm nhiệm vụ truyền tải wong từ hệ mặt cầu len các thấp qua đó giúp giảm chiều cao kết cầu nhịp cũng như.

tăng khả năng vượt nhịp của công trình Do đặc điểm này mà hệ thing cấp văng đồng

vai ud rit quan tong trong ứng xử của cầu đây văng Cúc cấp văng thường có đường,

kinh khá nhỏ và được it kế đối xứng theo cả phương doe và phương ngang cầu với

sé lượng khá lớn, Do vậy, việc đt cấp hoặc tụi cấp văng tong qué trình thí công hoặc

Khải thác là hoàn toàn có thé sấy ra, Khi một cấp văng mất khả năng làm việc sẽ làm thay đối mô hình làm vie của toàn bộ hệ thông cầu vả có thể in đến sự hự hỏng đây

truyén các cu kign khác vi lim cả công tình hu hong, Trên thực đã có những trường

hợp hơ hỏng thực sự về kết cầu do đút cáp ở Việt Nam cụ thể là cầu Bính ở Hai

"Phòng Vào tháng 7 năm 2010, các bộ phận của dâm chinh vả một số dây vãng của cauBính bị hư hỏng nghiêm trọng sau khi ba tu bị bão số 1 cuỗn tồi đã va chạm vớ nó,

“Sự cổ đã làm ảnh wong rt lớn đến kết edu và khả năng làm việc của công trình [1] Phân tich ở trên cho thấy một kịch bản hư hong cấp trong gu trình làm việc của cầu dây văng à hoàn toàn có thể xảy ra và việc đánh gi ảnh hướng của kịch bản này đến sự làm việc của cầu diy vãng là hết sức cần thế Trên thé giới cũng có khá nhiều nhà

Khoa học quan tâm đến van để này, có thể ké đến một số nghiên cứu sau: Chin-ShengKao và Chang-Huan Kou [2] với bai báo nghiên cứu về ảnh hưởng của đứt cáp đến ứng.xử kết cầu của cầu đây ving nhịp đài, A.M, Ruiz-Teran và A.C Aparicio 3] với bài báo

nghiên cứu về ứng xử của bản mặt cầu dây văng đổi với sự cố đứt dây ving Tại Việt Nam, nghiên cứu v bài toán đút cấp cầu diy ving chưa có nhiễu, một số nghiên cứu có thể kể đến như bài báo của tác gia Nguyễn Hữu Hưng [4] với đ tài “Phân ích sụp đổ Jan truyén trong cầu đây ving bằng phương pháp phn tử hữu han” Bài báo của tác giả "Nguyễn Trọng Nghĩa và Vanja Samec (5] với nội dung cũng phân tích bai toán đứt cáp.

nhưng tập trung vào ảnh hưởng của một số tham số đến hệ số động kh đưa vào phân

tích in,

“Cũng giống như động dit, hiện tượng đứt cáp có thể coi là một trường hợp đặc biệt cằnđược xét tối khi thiết kế cầu đây văng vì nồ có thé xây ra với tin suất nhỏ, Trên thực 8,tiêu chuẩn thiết kế câu dây văng ở Trung Quốc đã xéttới trường hợp đút cáp và theo chỉ

din của PTI [6] coi Ine đứt cáp như là lực tĩnh với độ lớn bằng lực căng cáp nhân thêm

"hệ số bằng 2 (hệ số xung kích) Đối với người kỹ sư thiết kể, ngoài các yếu tổ như thẳm

mỹ, kính tế thi yêu tổ an toàn phải được đạt lên hang đầu.

"nêu rên, te giả đã lựa chon dé tả luận văn là "Nghiên cứu ảnh hướng:

của sự cổ đất cáp trong thiết kế cầu đây văng” Coi sự cổ đứt cáp là một trường hợp đặc

biệt có thể xay ra trong quá trình thí công hoặc trong quá trình khai thác, vận hành củacầu dây văng,

2 Mục đích nghiên cứu

"Nghiên cứu nhằm các mục dich chủ yếu sau:

= Chi sa được sự ảnh hưởng của sự cổ đứt cấp trong thiết kế cầu dãy ving và việc ính

toán cấp ving cho cầu diy văng có xét đến trường hợp xáy ra sự cổ đứt cáp là cần

~_ So sánh, đánh gi sy khác nhau giữa mô hình thiết ké cầu dây văng thông thường và

cầu dây văng có xét đến sự cổ đứt cấp

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

“Tiếp cận theo từng bước

Bước 1: di từ ng quan đến chi it thiết kế cầu đây ving không xét đến trường hợp

Xây ra sự cổ đt cấp.

Bước 2: thiết kể edu dây văng có xét đến trường hợp xảy ra sự cổ đút cáp

Bước 3: so sinh đánh giá kết quả

Bước 4: đưa ra kết luận,Phương pháp nghiên cứu.

Thu thập các tài liệu, bài báo có liên quan đến để ti

"Nghiên cứu bằng lý thuyết và lập trình sử dụng các ngônMatlab, Python,

W lập trình như Midas,

4 Đối tượng và phạm vĩ nghiên cứu

ai tượng nghiên cứu: ĐỀ tải tập trung nghiên cứu, tính toán, so sánh nội lực và lực

căng trong dây văng của cầu dây ving trước và sau khi xảy ra sự cổ đứt cáp

“ham ví nghiên cửu: Việc nghiên cứu mới chỉ xét đến trường hợp cầu dây văng bị đt 1 dây văng ngẫu nhiên.

5, Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài Ý nghta Khoa học

'Với mục tiêu như trên, đề tài có một số ý nghĩa khoa học sau:

= Xem xét đánh giá kịch bản cáp văng bi mắt khả năng lâm vie trong thiết kế cầu diy

= Ảnh hưởng của sự cổ đứt cáp đến các sơ đồ làm việc của hệ cấp văng trong cầu đây

¥ nghĩa thực tiễn

Voi mục tiêu như trên, đề tải có một số ý nga thực ida sau

~_ Lâm tăng tin an toa rong tiết kể công tình cằu đây ving

= La cơ sở để nghiên cứu và đưa vào các tiêu chuẩn thiết kể cầu v kịch bản sự cỗ đứt

cắp trong thiết kế các công tình có sự hỗ tr của hệ ấp,

~ La một tài liệu tham khảo tốt trong việc thực hành thiết kể thực tế cho các kỹ strnhư sinh viên, giảng viên, và những người quan tâm,

6 Kết quả đạt được

Chi ra được ảnh hưởng của sự cổ đứt cáp đối với kết cầu edu dây văng,

‘Dua ra những ki nghị và hướng nghiền cứu iế theo,

CHƯƠNG L TÔNG QUAN VE CAU DAY VANG

11 Dat vin ad

Chạy theo xu thé của thời dại, yếu tố mỹ quan đối với các công trình cầu ngày cing được chú trong Vẻ dep của các cây cầu đồng góp một phần rit lớn cho sự phát tiễn du

lich của ving,

Do tinh thim mỹ, tinh kính tế và dễ lắp dựng, cầu đây ving được coi la thích hop nhất

cho các cầu,nhịp rung bình đến dai có nhịp từ 200m đến 1000m và trong những năm,

gần diy c diy văng được sử dụng rit rộng rãi Những wu điểm này của cầu diy ving1à nhờ hệ thống dây văng truyền tải trọng từ mặt cầu lên các tháp sau đó giúp giảm độsâu mặt cit và tăng nhịp cẩu Thông thường, dây văng được căng trước để giảm tác

động của ải trọng lên cầu.

Trên thực, chiều dã nhịp cảng dài thì bệ thông kết cầu cẫu cảng linh hoạ Do kích

thước khôngA cấu trúc phi tuyến phức tạp nên việc phân tích ệđây văng phức tạp

hơn nhiều so với cầu thông thường, chẳng hạn như cầu giàn và cầu dầm Các nguyên

nhân gây ra hiện tượng phi tuyển trong cầu đây vãng chủ yếu bao gồm: võng cấp, dim

~ cột và ảnh hưởng độ võng lớn.

1G cấp đồng vai tr rất quan trọng cả VỀ mặt kỹ thuật in mặt kin t trong cu đây văng "Đây là bộ phận có chức năng gin chặt cic kết cấu cầu và gánh nặng phần thân cầu, chúng tuyễn tải rong từ kết ấu phần trên xuống kết cấu phần dưới Các đây cáp duy trì cầu đây văng có thé bi đứt do và cham do tri nạn xe hơi, thiểu bảo dưỡng trong thời

gian dai hoặc kết nỗi bì ăn môn quá mức Cũng có thé xây ra hiện tượng trơng tư do nói long cáp trước khỉ thay thế, Vĩ vậy, cin nghiên cửu xem một cây cầu diy văng có nhịp

dài mảnh mai sẽ gây ra bắt kỳ vẫn dé an toàn nao vi những lý do nay; đặc biệt là khi đãdo đứt cắp Do đó, ni

có những trường hợp hư hông thực sự v cứu sâu hơnvề vẫn đề nay cin được thực hiện.

“rong thi gian qua, rất nhiều nghiên cứu v8 loại cầu này đã được thực hiện nhưng chỉ có một số bai báo phản tích ảnh hưởng cña đây cáp bị đứt đối với cầu đây văng Trên

thể giới số một số tác giả đã nghiền cứu về vẫn để này (mục 1.2.1) Việt Nam cũng Xây, cũng chỉ có một vài nghiên cứu về kịch bản đút cấp dây ving trong elu đây vãng, trong hệ tiêu chuẩn cũa ta cũng chưa đ cập đến ảnh hướng của sự cố đứt cấp (mục 1.22) Nhận thấy việc nghiên cứu sự ảnh hưởng của sự cổ đất cáp đổi với cầu diy văng làrễt cần thiết v hit thực nên tác gi đồ lựa chọn đ tải nghiên cứu là bi toán “Nghiên

cit ảnh hướng của sự cỔ đất cáp ong it cản dạy văng” Mục dịchỉ ra được sự ảnh hưởng của sự cổ đứt cấp trong thiết kế cầu đây ving và việc tinh toán,

cấp văng cho cầu đây ving tính đến trường hợp xây ra sự cổ đứt cáp là cần thiết, ĐỀ ảitắt thiết thực và mới mẽ, nó có ÿ nghĩa thúc đẩy việc nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng,cia sự cố đút cấp trong thiết kế cầu dây văng nói riêng và nghiên cứu về cầu dây văng,noi chung ở nước ta, và diy cũng là một tải liệu tham khảo dành cho các kỹ sư cũng như.sinh viên và những người quan tâm.

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước.41.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

“Trên thé giới có khá nhiều nhà khoa học quan tâm đến ảnh hưởng của sự cổ đứt cáp,

trong cầu dây văng:

Tác giả Chin-Sheng Kao và Chang-Huan Kou 2] với bài áo “The influence of brokencables on the structural behavior of long-span eable-fayed bridges” nghiên cấu về anh"hưởng của đứt cấp đến ứng xử kết cu của elu dãy ving nhịp di, họ sử dụng công thúc

Lagrangian đểxử lý hiệu ứng dịch chuyển lớn ph tuyển do toàn bộ cầu đây văng tạo ra phần từ cấp cong đã được xem xét đối với cấp võng trong cầu đây văng; phần từ dim

hộp cũng được khảo sit bằng cách xem xét mỗi ghép của lực dọc tr với mô men uốn.

để đánh giá trực tiếp tác dụng dim - cột của dim chính và tháp; lý thuyết gia tingPrandt-Reuss và tiêu chí năng suất Von N lises được sử dụng để tính toán cá hiệu ứngphi tuyển của vật liệu trước khi cầu đây văng xảy ra sự cổ cuối cùng; và cuỗi cùng, điềuchỉnh chuyển vị được sử dụng để giải quyết cân bằng của hệ thông phi tuyến Kết quảhọ đã đưa ra một số kết luận sau

~_ Khi mội đây cáp trong cầu dãy văng bị đt, các diy cáp bên cạnh sẽ chịu lục dy cấp

tăng lên đáng kẻ, Do đó, đổi với việc thay thể cấp trong tương lai của các cầu dây

văng hiện có, điều quan trong là phải đánh giá sự gia tăng của lực cáp có thể xảy ratrong các cáp lân cận để ngăn ngừa sự cổ đứt cáp ở các cáp lần cận.

+ Ảnh hưởng lớn nhất đến nội lực và khả năng chịu tải cuỗi cũng của cẳu dây văng khicấp ngoài cũng của cẫu bị đút Ngoài ra, ảnh hưởng lớn nhất dén khả năng chịu tàicuỗi cùng của cầu có thể xảy ra khi các cặp cáp gin tâm nhịp bị đứt Do đó, khi thay.thé các dây cáp nảy người ta phải đánh giá ảnh hưởng đến nội lực và khả năng chịu

tải cuỗi cũng của cầu dé dim bảo an toàn cho cầu.

~_ Khi ấp ngoài cũng củ cầu dãy văng bị dit, hấp có th bị dich chuyển ngang đồng

kể và tâm dim có thé bị võng đáng kể, Do đổ, en phải đánh gi kỹ lưỡng sự địch

chuyển tăng lên trước khi thay thể các đây cấp ngoài ctạ, cũng với việc điều chỉnhthích hợp lực cáp trong các đây cắp bên cạnh để giảm thiểu sự gia tang dịch chuyển

nhằm đảm bảo an toàn cho cầu.

~_ Có thể xây ra thay đội lực nâng của dim cầu diy văng do đt cấp xây ra ở ác vị tíkhác nhau, Đặc tính độc đáo này cóthễ được sử dụng d8 xác định cặp cắp nào rong

một cây cầu có mái che hiện tại đã bị đt và gây ra sự nâng lên kêm theo của di,

“Tác giả A.M Ruiz-Teran và A.C Aparicio [3] với bài báo “Response of under-deckcable-stayed bridges to the accidental breakage of stay cables", mục dich của bai báonảy là nghiên cứu phản ứng của cầu dây văng trong tinh huồng võ tinh làm đứt dây văng

để hứng mình rằng loại ciu này có khả năng khắc phục sự cổ đứt đây văng đột ngột hơn yêu cầu của quy phạm Trong trường hợp bit khả thi này, việc sửa chữa có thể di dàng được tiến hành mà không ảnh hưởng đến giao thông với điều kiện lành huỗng đứng cáp đã được xem xếttøng giai đoạn thếtkế theo các iều chỉ tht kế phủ hợp Họ sit đụng các phép phân tích tham số để phân tích phan ứng cia cầu dây văng dưới ự cổ

di dy ving Két quá họ chỉ ra ing nếu Xem xét đến sự cổ đứt dây văng trong gi đạnthiết kế thi trường hợp bắt ngờ xây ra dit dây văng đột ngột, việc sa chữa kết cầu có.

thể được tn hành đơn giãn, hanh chống và rẽ hơn so với tưởng hợp kế cấu hông

thường và thậm chí không ảnh hưởng đến giao thông.

Ngoài ra còn có tác giả Oluremi Olamigoke [7] với đề tài nghiên cứu “Structural

response of cable-stayed bridges to cable loss”, nghiền cứu về ng xử eta kết cấu cần

dây ving đối với sự cổ đứt cáp Tác giả Zoli và Woodward [S] với nghiên cứu “Design of Long Span Bridges for Cable loss” nghign cứu thiết kế cầu nhịp kin xét ti trường hợp mắt mắt (At áp.

1.32 Tình hình nghiên cửu trong nước

Tại Việt Nam, nghiên edu về bài toán dit cáp cầu day văng chưa có nhiều, một số nghiên

cứu có thể kể đến như:

Bài báo của tác giả Nguyễn Hữu Hưng [4] với đề tài "Phân tích sụp đổ lan truyền trong cầu dây ving bằng phương pháp phn tử hữu hạn” Bài áo đã phân tích kết cfu bing "mồ hình phần từ hữu hạn phi uyễn Kết quả của bài báo chỉ ra hiện hiện tượng lan tuyển đất cấp trong cầu và khi nào hign tượng sụp đ lan truyễn sẽ xảy ra

Bài báo của tác giả Nguyễn Trọng Nghĩa và Vanja Samec [5] với nội dung cũng phân

tích bài toan đứt cáp nhưng tập trung vào ảnh hưởng của một số tham số đến hệ số động,ˆkhi đưa vào phân tích tĩnh Bai báo cũng minh họa một vải kết quả phân tích với thông,số của một số công trinh cầu ở Việt Nam.

Bài bio của tic giả Hoàng Vũ và các cộng sự [9], trong bai báo nảy nhóm tác giả đãnghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm hiện tượng đút cáp Các nghiên cứu thực nghiệm.4 làm 18 co chế phá hoại cũng như độ lớn của hệ số động lấy vio khi phân tịch tĩnh"Ngoài ra, bai báo cũng phân tich được sự ảnh hưởng của số lượng cáp dit đến các bội

phận của kết cau cau dây văng L3 Tổng quan v cầu đây văng

1.31 Giới hiệu chung, lich sử hình thành và phảt triển của cầu đây ving Lich sử phát miễn của Cầu Đáp ding: [10]

“Cấu dây vãng là loại cẫu sử dụng các đây cáp được liên kết từ một hay nhiễu cột tháp

4 treo hệ mặt cầu Một cầu diy vãng điễn hình có một hệ dim liên tục với một hay

nhiều cột tháp được đặt trên trụ cầu ở trong khoảng giữa nhịp Từ các cột thấp này, các dây văng được tỏa xuống và đỡ hệ dẫm chủ.

Ý tưởng đỡ một lim bằng một hệ dy xiên a xuống từ một cột bum hay một thấp đã

xuất hiệ từ thời cổ xưa khi người Ai Cập áp dung ý tưởng này cho các thuyn bubm

"Việc sử dụng cáp treo trong xây dựng cầu da tr lại vào thé ky 17 Vào đầu năm 1617,Faus-tus Verantius, một kỹ sư ở Venice (Ý), đã phác họa một cây cầu với nhiễu dây

xiên Năm 1784, một thợ mộc Đức, Loscher, đã thiết kế một cây cầu gỗ có nhịp 32m ‘bao gồm các thanh treo bằng gỗ gắn vào một cột tháp gỗ Năm 1817, chiếc cầu dây văng

bằng sắt đầu với một nhịp khoảng 33.6 m, sử dung các đây cấp xiên neo vào một tháp

cầu bằng sắt đúc sẵn.

‘Vao khoảng năm 1821, Poyet, một kitrúc su Pháp, đề nghị neo kết cấu cầu bằng cách sử dụng dây văng bố trí theo hình rẽ quạt, tắt cả các dây văng đều được neo tại đỉnh tháp.

í theo sơ đề

cầu Ông là một trong những người đầu tiên đẻ nghị sử dụng dây văng.

đồng quy Năm 1840, Harley, một người Anh, để nghị một dang khác cho bé tri diy

văng với các đây song song, goi là sơ đồ dây song song,

[Nam 1883, Roebling hoàn thành cây cầu nỗ tếng Brooklyn tại New York (Mỹ), với “một sơ đồ bé trí đây treo ph trộn giữa cầu dây văng và cầu dây vũng,

Tuy nhiên, phải chờ đến thé kỳ 20 thi loại kết cầu này mới được phá triển vì những kiến thức tính toán va vật liệu trước đó chưa phủ hợp với loại cẳu nảy Véo năm 1926, một kỹ sư người Tây Ban Nha là Torroja đã xây dựng một câu máng dẫn nước bằng bê tông sốt thép, các đây văng được bọc trong bể tông để chống ăn min Sau năm 1945, cầu đây văng đãcó được sự hồi sinh tại Đức, ni phải xây dựng lại vô số cây cu bị phá hủy bởi chiến tranh th giới thứ 2 với việc sử dụng hiệu quả vật liệu Một điều kiện tiên quyết

cho bước cả hiện này là sự phát tiễn của thếp cường độ cao dng cho dây văng.“Trong những năm 1950, việc phát triển vật liệu cáp cường độ cao cộng với những lợi

ich về giá cả đã làm hồi phục sự quan tâm đổi với cầu dây văng, Các đây văng mới,

được lảm từ những tao thép cường độ cao, thép thanh hay sợi thép cường độ cao, có khả.

năng chịu ải lớn vả đ dàng lắp đặc Cầu đây ving hiện đại tử lê kinh tế hơn cho các cl có khẩu độ nhịp nằm rong khoảng 180m đến 610m.

Sự trở lại của cầu day ving bắt đầu với Dischinger Ông khám phá ra ảnh hưởng của.

dây cáp lên độ võng của cầu tong khi thiết kế một edu treo cho đường sắt có nhịp 753m qua sống Eb, gin Hamburg, Đức Ông sử dụng dãy cấp cường độ cao, chấp nhận ứng, suất lớn để hạn chế độ võng của dây cáp (có thể xuất hiện do ching áp) Từ công trình "nghiên cứu này và từ việc xây dựng lại ác cầu bị phá hủy ong chiến tranh th giới thứ bai, đã mình chứng rằng cầu dây văng đã trở thành một loại cầu có khẩu độ nhịp nằm giữa cầu dim cứng và cầu treo Năm 1955, cầu Sưởmsund (Thụy Đi) do Ong thế kế trở thành cây cầu dây vãng hiện đại đầu tên rên th giới

Vào năm 1962, Morandi xây dựng một cây cầu bê tông đự ứng lực bắc qua hồ Maracaibo Venezuela Nhiễu cây cu khác với nhiễu cách phân bổ đây ving cũng được xây dựng, sau đó Việc sử dụng cầu đây văng nhiều dây cũng là một sự tiến bộ quan tong vì điều ny làm việc xây dựng hệ mặt cẩu theo phương pháp bỗng trở thành khả th.

“Sau khi chiếc cầu diy văng hiện đại đầu tién thể hiện độ cúng rất lớn dưới tác dụng của tải trọng xe c, tỉnh thấm mỹ cao, tính kinh tế và đơn giản trong thi công, cầu diy văng hiện đại đã mở ra nhiều hướng nghiên cứu và nhiều thinh công mới Va cầu dây văng đđã nhanh chồng trở nên phổ bign trong giới kỹ sur Đức và nhiều nước khác trong khoảng mười năm sau đó Ngày nay, cầu dây vãng hiện đại đã được các nhà thiết kể áp dung

Hình 1.1 Cầu Millu (Pháp) [11]

0

6 Việt Nam, cầu đây văng cũng được quan tâm nghiên cứu ừ lu Trê thực tẾ đã xây hiện đang khai thie sử dụng như cầu Đak rồng, cầu Mỹ Thuận, "nh, cầu Bài Chiy, cầu Rạch Miễu, cầu Phú Mỹ, cầu Cin Thơ, cầu Tein Thị Lý, cầu dng một số 5 "Nhật Tân, cầu Vam Cổng, clu Phước Khánh, cầu Bình Khánh.

Hình 1.2 Cầu Nhật Tân (Ha Nội) [12]

Nhu vậy, cầu dây ving không chỉ à một công trình giao thông đơn thuẫn ma còn là nơi thủ hút tập ung tí tuệ của các nhà Khoa họ, các kiến trúc sư, các kỹ sư để tạo dựng được các công trình thể hiện một ban sắc kiến trúc độc đáo cho từng khu vực, Với nhu cầu ây đựng cơ sở họ ting hoàn chỉnh và phát trién mạng lưới giao thông toàn quốc, trong những năm tới chắc chấn lịch sử xây dựng cầu đây văng ở nước ta sẽ được nỗi dải bằng những công trinh ở miễn núi, miễn xuôi, mang đủ tính biện dại và bản sắc riêng

‘cha mỗi vũng miễn trên dit nước Việt Nam.

1-32 Ui khuyết điềm của cầu day ving ít điểm của edu dây văng: [10]

‘Vé mặt chịu lực:

+ Trong cầu đây văng, diy văng làm việc chịu kéo thuần tay nên ta có thể tận dụng hếtcường độ của thép cường độ cao.

= Dm chịu nền nên ta có thể áp đụng vật liệu bề ông cd thép

VỆ mit him mỹ:

= Cầu đây văng cóính đa dạng cao ma không phải loại kết cầu nào cũng có được, inh

4a dang của nó thể hiện ở một số điều như sau: chiễu đãi nhịp của nó có th ừ hàng chục đến hàng nghin mết, có th là 1 nhịp hay nhiều nhịp, tủy vào sơ đỗ bổ tí dây

văng mã ta cũng có các edu khác nhau,

= Cầu đây văng có kiến trúc đẹp, so với các dạng kết cấu cầu khác thì cầu đây văng,

thường có tính thấm mỹ cao hơn, do vậy nó thường được lẫy làm biễu tượng của một.

vũng miễn

VỀ mặt thi công:

= Phù hợp với nhiều công nghệ thi công, ví dụ như có thể thi công trên đã giáo cổ định hay lao kéo dọc, cũng có thé thi công đúc hing cân bằng.

Tôm hạ, cầu dây văng có ưu thé về khả năng chịu lực, hợp lý vé công nghệ thi công, tinh da dạng về sơ đồ kết cầu, tính thẳm mỹ cao n6 dẫn trở hành dang kết cầu được

ưu chuộng của nhiều nước trên th giới

Nhe dim của cầu dây vãng: (10)

"Mặc dù cầu dây ving có nhiều ưu điểm như vậy nhưng nó cũng có những nhược điểm,như san

= Độ cứng của nó nhỏ hơn so với cầu dim và cầu vom.

~ Mite độ hông thong khi xe chạy bị giảm boi sức mặt phẳng diy

~_ Hệ mặt cầu cho đường xe chạy có cấu go nặng né do vậy làm ting nh tả của kết

1.3.3 Cấu tạo và các loi cầu day ving Cấu tạo của câu đấy vãng:

“Cầu dy văng gồm bổn bộ phận chính:

= Hệ mặt cầu (dẳnvđàn cứng): là kết edu đọc đ chị và phân bồ tả trong hoạ i, hoạt

động như là d

‘CDV hệ mặt cầu còn chịu lực nén do lực căng trong các cấp văng gây ta.

cứng và đảm bảo én định khí động học cho kết cầu Ngoài ra trong

~_ Hệ cáp: gôm các cáp xiên chỉ chịu lực kẻo.

= Tháp cầu: Chịu lực nén truy từ hệ cáp rồi ruyển xuống nề đất

+ Trụ và mé edu: Có tác dụng đỡ kết céu nhịp bên trên Nếu tạ try (mổ) cầu có cáp neo

có thé chịu nhổ lên do ảnh hưởng của cấp neo.

Phin loại cu dy văng

C6 ba loại cầu diy ving chủ yếu, được phân big theo cách nối cấp vào trụ cầu

# Ki sar dang đồ đồng quy [I3]

Đặc điểm của kiểu sơ đồ dạng dong quy là phía trên đình tháp toản bộ các cáp văng có xu hướng qui tụ về một điểm nào đó, càng đi xuống phía dưới các dây vãng sẽ cảng tỏa Ta xa thấp để nep vào dim, Nội lực rong thấp lớn hơn so với phương án day song song hoặc rẻ quạt Chuyên vị của dim do thay đội nhiệt độ có thể xử lí hông qua việ chọn khe biến dạng phù hợp đặt tại vịt mô khi không áp dụng biện pháp cin trở chuyển vị găng của dâm tại vị thấp; trọng lượng toàn bộ cấp đây ving thắp hơn so với trường, hợp bổ trí đây văng song song Nhược diém chủ yéu eta tuyền cấp đẳng qui l thậm mỹ han ché, tạo cảm giác b bối, chất ci ở phía đính thấp khi dng nhịp không lớn lắm.

[Neo cáp tại dinh thấp khá phức tạp, chỉ có thể thi công dim sau khi thi công xong tháp,

điều này là vẫn để rit quan trong liên quan đến yêu cầu rit ngắn thời gian thi công các

công trinh cầu

Hình 1.4 Sơ đơ bổ trí day văng dang đồng qui + Kiễu sơ đồ dang song song (dan hạc) [13]

Cie dây cáp được bố trí gần như song song nhau bằng cách buộc đầu cáp vào các điểm khác nhau của tháp để chiều cao khoảng cách giữa các dây văng gắn liễn ở tháp gần

dọc theo lòng.đường Như bản thân tên gọi đã phản ảnh khá rõ đặc điểm chạy song song của các diy

"bằng khoảng cách giữa các diy văng phần dưới gắn với các vị tri trên.

văng nỗ từ thấp xuống dằm Dạng bổ trí này tỏ ra không phải là sơ đồ tốt nhất về phương diện tinh học và phương điện kinh tế mặc dù về khí cạnh thẳm mỹ do cấp văng chạy song song với góc không đổi được đánh giá rất cao Tinh kém wu thé vỀ phương diện tĩnh học th hiện trên một số điểm chủ yêu như: độ cứng của hệ không cao bằng các sơ đổ khác, làm tăng mô men tốn của đầm khi chịu tải trong không đối xứng, nhất là hoạt tải, độ cứng của neo dây ving với dim bị giảm, phạm vi thay đổi lục căng trong đây Xăng đo co ngét, từ biến lớn hơn, việc thay diy khả phúc tạp k cả trong việc phải điều tiết giao thông khi có sự cố đất hoặc mắt cáp, ảnh hưởng lớn đến sơ đồ nội lực và biển

dang kết cấu Do vậy, với sơ đỗ bổ trí đây văng song song khẩu độ nhịp không cho

nhếp tăng kn nhiễu, Muỗn khắc phục những nhược điểm nêu rên tất nhất là tng độ

cứng của hệ,hông cao, Tuy nhiên cũng cần ghi

nhận giải pháp bổ trí này có wu điểm cơ bản là do khoảng cách các neo khá xa nên việc

thì công có thể sẽ thuận lợi hơn, khả năng chịu động dit trên hướng dọc tốt hơn.

4

# Kiểu sơ,lạng tẻ quạt [13]

Sơ đồ trung gian giữa sơ đồ đồng qui và sơ đồ dây song song là sơ đồ rẻ quạt Neo phía trên thấp phân bổ với khoảng cách cấu tạo tối thiểu nào đó để có thé lấp đạt và điều

chỉnh rong qué trình thi công Sơ đồ dạng rẻ quạt cho phép phát huy wu điểm của sơ đổ đồng qui và sơ đồ đây song song Trong chừng mực nào đó sơ đ rẻ quạt có thể han chế các nhược điểm của hai sơ đỗ nêu trên Chính vì vậy đối với các cầu dây ving hiện đại như cầu Nomandie, cầu Tatar, cầu Bai Chay du sử dụng nguyên í bồ trí dây văng dạng rẻ quạt Tuy nhiên nhược diém của kiểu sơ đồ này các dây văng nằm gin thấp do ốc neo lớn có thé làm giảm độ cứng củ liên kết ngang giữa thấp với dim,

1.34 Điẫu chỉnh nội lực trong cầu đây ving

Nhiệm vụ của người hit kế chín là thiết kế kết cấu đủ để chịu các tác động lên nó, đó chính là nh ti, hoạt ải và ác yếu ổ thứ cắp Ảnh hưởng đáng quan tâm nhất của các te động đó chính là nội lục của kết cầu Nội lục cảng lớn thì đôi hồi qui mô công trình càng lớn và giá thin công trình cảng tăng Do vậy, trong công te thiết kế, người ta

"ôn tim cách làm giảm nội lực trong hệ Biện pháp gây ra các the động một cách chủ

động tn kết cấu nhằm igo ra một trạng thái nội ực có li được gọi là điều chỉnh nội lực, 1.3.4.1, Cơ sở của phương pháp diều chỉnh nội hee (BCNL)

“rong cầu treo dây văng, các bộ phận chịu ực chính iền kết với nhau dang các tam giác

co bản tạo nên một kết cấu bền vững, Toàn hệ kim việc như một dim cứng liên tục tựa.

trên các gối din hồi là các cấp xiên và một số gối cứng đạt tại các mồ và trụ cầu Nhưng,

ngay khi thi công các đốt đầu tiền theo phương pháp hing, dưới tác dụng của tĩnh tải kết

cấu đã bị biến dạng vả dim chủ bị võng Độ võng do tinh tai sẽ làm sai lệch tric dọc, thiệt ké và có thé gây ra mô-men uốn bắt loi trong dim chi, không đảm bảo an toàn về

sưỡng độ v ôn din trong các giai đoạn hi công, khi cầu hoàn thành sẽ ảnh hưởng đến

khai thắc công trình,

"Nếu bằng biện pháp căng kéo các dây ving ta đưa độ võng các nút neo dây bằng không,

ụtì khi chịu tĩnh tải sơ đô làm việc như một đâm liên tục tựa trên các gỗi cứng Trong.

các hệ diy nhiều, khoang nhỏ, điều chỉnh nội lục sẽ đạt được trang thai biển dang mong muốn với gi tri mô-men uốn do tình tải không đáng kể so với hoại tải Nếu lấy mục tiêu là mô-men tồn thì điều chinh có thể khắc phục được một phần mô-men tôn do hoạt

tải Bản chất của việc điều chỉnh là tạo ra một trạng thái biển dạng và nội lực ngược.

chigu với tạng hải do tải rong gây a, tng tác động do ti trọng và du chỉnh sẽ được một rạng thả ốt nhất gi là tạng thi hoàn chỉnh

My iêu của trạng thái hoàn chỉnh có thể là:

= Cao độ cúc nút neo diy ở vị tí hợp ý nhất dưới tác dụng của nh ti

= Biểu đồ mô-men uốn trong dim chủ có lợi nhất dưới tác dựng của tĩnh tải, hoạt tải va

‘cdc ảnh hưởng thứ cắp như từ biển của bê tông Nếu chọn mục tiêu chính li độ võng

thì ni lực trong hệ là hệ quả và ngược lại Cũng có thể đạt được cả hai mục tiều trên,khi đó edn chọn mục tiêu chính là nội lục, các sai lệch rắc đọc edu so với thiết kế

cđược điều chỉnh bằng các biện pháp cầu tạo

1.3.4.2 Các yếu tổ ảnh hưởng đến DCNL và nguyên lý DCNL

Kết cấu cầu reo diy ving à kết cấu siêu tin, nêu cầu được làm bằng vật iệu bể tông sốt thép và bể tông dự ứng lực tì từ in và co ngót sẽ làm phát sinh thêm biển dạng, sắc biến dạng này bị ác iên kết thừa cân tr và sinh ra nội lục thứ ep Từ đó dẫn đến sự phân bổ lại nội lực trong kết ấu.

“Trong quá trình thi công và điều chính nội lực edu dây vãng cằn xét đến những tải trọng

thường xuyên sau

= Trong lượng bắn thân kết cầu

= Lye căng trong các diy vãng.

Đối với trong lượng bản thin kết cẫu: tác dụng vào hg tương tự như ngoại lực và lần

lượt theo từng bước thi công, Ung suất tương ứng với trong lượng của từngtong hệ

không đối rong khoảng thời gin từ lúc ban đầu (u) đến thời điểm tính toán (0 với vai trồl nội lực rong hệ siêu in và làm thay đổi và sau đ tăng thêm do từ biển.

Đối với lực căng trong các dây ving tác động vào hệ tương đối phức tạp Tại thời điểm

to lực căng tác dụng vào hệ như ngoại lực và gây ra chuyển vị tức thời, sau đó do tử biển,lại làm thay đổi lực căng trong các dây (thời điểm t) với vai trỏ là nội lực trong bệ siêutỉnh và làm thay đổi ứngdắt trong dm chủ Do vậy việc xác định lực căng trong đâyvăng không thể thực hiện được trong một lẫn ma phải sử dụng phương pháp tính lặp.

“rong thực ổ, để tính toàn lực căng trong cấp thôn mãn mục tiêu điều chính ein cổ

trợ của các phần mém chuyên dung,

Điều chỉnh nội lực có thể thực hiện trong qué trình lấp dim và dây, hoặc trước khi đưa

sông tình vào khai thác, Tng thi công tình trước khi căng kéo gọi là trạng thi ban

đầu hay trang thái xuất phát Để giảm khổi lượng lip rip và căng ko, việ điều chỉnh thường được thực hiện ngay rong quả inh ip đặt từng dây Ở trạng thải xuất phát cũng cần xác định diy du biển dang và nội lực để tr đồ chuyển sang trạng thái hoàn chỉnh Trang thái xuất pht thường đo tình ự thì công dằm và dây quyết đình

+ Néu ti công theo phương pháp đúc hoặc lắp hing trên trụ mỡ rộng thi trạng thái xuất phát có thể bao gm tháp cầu, hai đốt đầu tiên đã lắp và hai dây đầu tiên

~_ Nếu dim được hip đặt trên dân dio th trạng tái xut phát có th là bg dim và đây

đã lắp xong nhưng chưa diéu chỉnh, hoặc là dim cứng kế trên một số gối tly chon,

sỗi cứng hoặc gối đản hồi

~_ Néu thi công dim chủ bằng phương pháp lao kéo dọc tì trạng thái xuất phát có thể

là dim kẻ trên các gỗi cứng à ác try tạm và chính hoặc cũng có th là hệ kế rên các sồi công (ey chính) và các gối ân di (hip tạm một vài đấy)

Điều chính nội lực bằng căng kéo các dây văng trên dim liên tục dựa trên các nguyênlý su

= Clu đây văng (CDV) làm việc như một dầm liên tục trên các gối din hồi, khi chịu

nh tải, đầm cứng bị võng, gây mô-men udn, nếu bằng biện pháp căng ko các dây 48 tạo được phản lực thẳng đứng có giá tr bằng phân lục khỉ các điểm neo dãy được

‘xem như kẻ trên các gỗi cứng, hoặc tiệt tiêu được độ võng các nút do tính tả, thì

mô-men uốn tong dim trở thành md-men uén của dim liên tục tựa trên các gỗi cứng ~_ Việc triệt tiêu độ võng hoặc tạo biểu đồ mé-men uốn tốt nhất trong dim cứng được.

thực hiện bảng căng kéo các dây làm thay doi biển dang và nội lực trong hệ Doi với.các hệ siêu tinh, nội lực do điều chỉnh chiều dài các dây vãng phụ thuộc vào sơ đỏ.

chịu lực trong trạng thái xuất phát, vì vậy dé xác định nội lực do tinh tải và điều chỉnh, sẵn xác định các bước thi công sơ đồ chịu lực rong từng giai đoạn, thứ tự cảng chỉnh, nội lực cần cing trong từng dây vi bién dạng của từng nút

+ Để giảm số lượng thiết bị căng kéo, công tác điều chỉnh nên thục hiện làm nhiều đợt,

trong mỗi đợt số dây cần căng nên chọn thích hợp với số thiết bị, và sơ đồ chịu lực. = Mỗi đây chi nên căng chỉnh một lẫn, vige vi chính hoặc căng li các đây cin hạn chế

tối thiểu, do đồ phải dự liệu ảnh hướng của sự điều chỉnh nội lục trong tắt cả các dây căng su đến lực cũng của đây dang chính và độ võng của ni

= Trình tự căng kéo cin gin liền với các bước thi công, tránh gây quá tải cho công trình“dưới tác dụng của tĩnh tải, lực điều chỉnh và hoạt tải thi công.

là coi các biến

dạng à nhỏ và wong khuôn khổ phương pháp lực sẽ lin lượt thay các dây cáp bằng in le Xi, ĐỂ sắc định lực căng wong các dây phải căn cứ và mục tiêu cần đạt ti của quả trình điễu chỉnh nội lực Mục tiêu điều chỉnh có th là mô-men ubn hoặc chuyển vị tại

căng đây đơn vị tại nit gây ra)

[X] lồ vee tơ ấn lực trong các dây văng;

[Mj là vec tơ mô-men uốn của hệ cần dat được sau điều chính;

[MP] là veclo mé-men uốn do trọng lượng kết cấu và các ảnh hưởng thứ cắp gây ra

trong hệ ở trang thải hoàn chỉnh.

~ Khi mục chính là chuyển vị của các nút, a ó phương tinh edn bằng:

IYiIIX]+IYPI=[Y] (2)

“Trong đó:

[Yi] là ma trận ảnh hướng độ võng (phần tử vị là độ võng tại nút ¡ do lực căng dây đơn

Vị tại nit gây ra;

[X] là véc to én lực trong các dây văng;

[YP] là vee tơ độ võng của hệ cần đạt được sau điều chỉnh.

1⁄4 Cơ sở thiết kế công trình cầu theo tiêu chuẩn TCVN 1823:2017

14.1 Quan điểm chung về thiết kế 14]

‘Clu phải được thiết kế theo các tạng thả giới han quy định để đạt được các mục tiêu thi công được, an toàn và sử dụng được, có xét đến các vẫn đề khả năng để kiểm tra, tính kinh tẾ và mỹ quan như nêu ở Điễu 5.5 Phin 2 bộ tiêu chuỗn TCVN 1123:2011,

Bat kế dùng phương pháp phân tích kết cdu nào thi Phương trình 1-3 [14] phải luôn luôn.

được thôa mãn với mọi ứng lực và các tổ hep ải trong được quy định của chúng Mỗi

cu kiện và liên kết phải thỏa mãn phương trinh I- theo từng trạng thái giới hạn, trừ.khí được quy định khác Đối với các trang thái giới hạn sử dụng và trạng thi giới hạn

đặc bit, hệ số sức kháng được ty bằng 1,0 te trường hợp với bu lông thi phải áp dụng quy định ở Điều 5.5 Phin 6 va kết edu cột bẽtông tong ving động đất 3 phải áp dụng Điều 10.11.4.1.2 Phần 5 của bộ tiêu chun này Mọi trạng thái giới hạn được coi trọng

như nhau.

19

z _ = hệ số tải rong: hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho ứng lực;

© =H số sức kháng: hệ số nhân đựa trên cơ sở thống kế ding cho súc kháng danh,

đình được quy định ở các Phần 5, 6, 10,11 và 12 của bộ tiêu chun này;

m tệ số điều chỉnh tải trọng; hệ số liên quan đến tinh déo, tính dur và tằm quan

trọng trong khai thác;

vị tệ số liên quan dén tỉnh déo;

tục =hệsỗliền quan én nh dư,

ụ _ = hệ số liền quan đến tim quan tong trong khi thie;

Qi = ting te;

Rn sir khing danh din

Rr = site king tinh tod: § Ra,

1.42 Phương pháp thiết Kế theo hệ s tải rong và sức kháng

“Cúc quy định của TCVN 11823:2017 [14] dụ theo hivào phương pháp luận thiết ksố tải trong và hệ số sức kháng Các hệ số đượctừ lý thuyết độ tin cậy dựa trên kiến

thức thống kê hiện nay về tai trong và tính năng của kết cầu Những quan điểm an toàn

20

thông qua tính đèo, tinh dư, bảo vệ chống xối lở và và chạm được nhắn mạnh khi áp dạng tiết kế.

143 Hệ s ti trạng và các trạng thái giới han

“Tổng ứng lực tính toán phải được tính như sau [14]

YniviQi 06)

trong đó

tự = hệ sổ didu chỉnh ti trong léy theo Điễu 42 Phin bộ iêu chuẳn này:

i= ứng lực do tải trong quy định ở đây:

Tỉ hệ số tải trọng lấy theo Bảng 1.1, Băng 1.2 và Bảng L3

“Các edu kiện vàcác lên kết của cầu phải thoả man Phuong trình 1 Phần 1 bộ tiêu chun này cho các tổ hợp thích hợp của ứng lực cực hạn tính toán được quy định cho mỗi tổ

hạn (TTGH) sau đâyhợp tải trong quy định trong Baing I.1 theo các trạng thái

+ CƯỜNG ĐỘ I: Tổ hợp tải trong cơ bản liên quan đến việc sử dụng cho xe tiêu chuẩn, ccủa cầu không xét đến gió,

+ CƯỞNG ĐỘ II: Té hợp tả trọng liên quan đến việc sử dụng cầu cho các loại xe đặc biệt theo quy định riêng hoặc đánh gid cầu để cắp phép cho xe đặc biệt qua cầu, không:

xết đến gió trong cả hai trường hợp

LONG ĐỘ II: Tổ hợp tải trong liên quan đến cầu chịu giỏ với vận tốc vượt quá

+ CƯỜNG ĐỘ IV: Tổ hợp ti trọng liên quan đến cầu có ty lệ giữa ứng lực do tĩnh tải ‘véi hoạt tải trong kết cầu phần trên rất lớn.

+ CƯỜNG ĐỘ V: Tổ hợp ti trọng liên quan đến việc sử dụng xe tiêu chuẳn của cầu với giỏ có vận tốc 25m

* ĐẶC BIỆT I: Tổ hợp tải trong có tải trọng động đất Hệ số ải trọng hoạt ải, ;EO được

Xác định trên cơ sở quy định của dự ấn.

a

+ ĐẶC BIET I: Tổ hợp tải rong liên quan đến lực và của thu thuyén và xe cộ, 10 kiểm

tra và một s hiện trợng thủy lực với hoại ải đã chiết giảm mà chính là một phn của

tải tong xe va xô, CT Các trường hợp tính lũ kiểm tra không tổ hợp với CV, CT,+ SỬ DỤNG I: Tổ hợp tải trong

vận tốc 25m/s với tắt cả tải trong lấy theo giá trị danh định Cũng dùng tổ hợp này để

quan đến khai thác bình thường của cầu với giỏ có

kiểm soát độ võng trong các kết cấu kim loại vài, vách him vo thép, ông nhựa nhiệt déo, kiểm soát bề rộng vết nứt trong kết cấu bê tông cốt thép thường, và kiểm tra chịu kéo trong phân tích theo chiều ngang của dim bê tông phân đoạn Tổ hợp trọng tải này cũng cần được dùng để khảo sắt én định mái đốc,

+ SỬ DỤNG II: Tổ hợp tải trong dự kiến để kí

trượt của mỗi nối bu lông cường độ cao chịu ma sit tới hạn do hoạt tải xe,

soit giới hạn chảy của kícấu thếp và

+ SỬ DUNG IIL: Tổ hợp tải trọng tong phân ich đc liên quan đến kéo trong kết cầu phần trên be tông cốt thép dự ứng lực để kiểm soát nứt và liên quan đến ứng suất kéo chủ trong bản bụng của dim bê tông phân đoạn.

+ SỬ DUNG IV: Tổ hợp tải rọng chỉ liên quan đến kéo trong cột bể tông dự ứng lực để

kiểm soát nút

+ MOLE: Tổ hợp tải trong gây mỗi và nứt gly dòn, với tuỗi thọ chịu mồi võ hạn.

+ MỖI II: Tổ hợp tải trong gây mỗi và nứt gly don, với tui thọ chịu mỗi hữu hạn HH số ti tong cho các ải trọng khác nhau trong một tổ hợp tải trọng thiết kế được thy

hue quy định tong Băng 1.1 Moi tập hợp con thoả đáng của ác tổ hợp tải rong phải

được nghiên cứu, Đối với mỗi tổ hợp ải trọng, moi tải trọng được đưa vào tính toán và

6 liên quan đến cấu kiện được thiết kế bao gồm cá các hiệu ứng đăng kẻ do ác dung

của xoắn, phải được nhân với hệ số ti trong tương ứng với hệ số lăn lấy theo Điều

6.1.1.2 nếu có thé áp dụng

KÉt quả được tổng hợp theo Phương trình 1 Phin 1 ộ tigu chun này và nhân với hệ số điều chỉnh ti tạng liy theo Điễu 4.2, Phần 1 bộ tiêu chun này

“Các hệ sổ phải chọn sao cho gây ra tổng ứng lực tinh toán bắt lợi nhất Đối với mỗi tổ

2

hợp tài trọng, cả t số cục hạn âm lần tị cực hạn đương déu phải được xem xét

“Trong tổ hợp tải trọng nếu tác dung của một tải trong làm giảm tác dụng của một tảitrọng khác thi phải lẤy giá trị nhỏ nhất của tải trọng làm giảm giá tị ti trong kia, Đối

với ác động của tải trọng thường xuyên thi hệ số tải trọng gây ra tổ hợp bắt lợi hơn phảiđược lựa chọn theo Bảng 3 Khi tải trọng thường xuyên làm tăng sự én định hoặc tangnăng lực chịu tải của một cấu kiện hoặc của toàn cầu thì tị số tối thiểu của hệ số tảitrọng đối với ải trong thưởng xuyên này cũng phải được xem xét

Trì số lớn hơn của hai tí số quy định cho hg 36 ái trong TU phải được dùng để tính biển dạng, côn tr số nhỏ hơn dng cho các tác động khác Trong phân tích gián hóa kết cầu phần dui bằng bê tông ở trạng thải giới hạn cường độ, giá 050 cho yTU có the sử

‘dung khi tính toán hiệu ứng lực, nhưng phải lẫy với mô men quán tỉnh mặt cắt nguyên

của ce cột hoặc thin tụ Khi sử dụng phan ích chính xác với toàn bộ kết cấu phn đưới băng be tông ở trạng tải giới hạn cường độ, giá 1,0 cho YTU phải được sử dụng khỉ hân ích với mô men quấn tính của mặt cất đã bị nút một phần Với kết cấu phần dưới

trong trạng thối giới hạn cường độ, giá trị 0,5 cho PS 7CR và ySH cỏ thé vận dụng.

tương tự khi tính toán các hiệu ứng lực trong kết cấu không phân đoạn, nhưng phải áp dung kết hợp với mô men quấn tính mặt cắt nguyên của cột hay thân trụ Với kết cầu phần duới bằng thép, gi tr 1,0 cho ƒTU, yPS,CR và /SH phải được áp dụng.

Khi đánh giá dn định ng thể của khối đắt sau tường chin cũng như mái đắt có móng

hoặc không có móng, móng nông hay móng sâu đều cin đánh giá ở trạng thi giới bạn

sử dụng đựa trên 6 hợp tái rọng sử đụng và với hệ số súc kháng phù hợp theo Điều

5.6 và Điều 6.2.3 Phin 11 của bộ tiêu chuẳn này,

Đổi với các kết cầu hộp dạng bản phủ hợp với các quy định của Điều 9 Phan 12 của bộ, tiêu chuẩn này, hệ số hoạt tải của hoạt tái xe LL và IM phải lẫy bằng 2.0.

1G số ải tong tính cho gradiennhit sno cin được xác định trên cơ sỡ một dự án cụ thể

xiêng, Néu không có thông tin riêng có thể lấy ziø bằng:

«0100 6 các trang thái giới hạn cường độ và đặc biệt;

+ 1,00 ở trang thai giới hạn sử dụng khi không xét hoạt tải;

2B

+ 0,50 ở trang thai giới hạn sử dụng khi xét hoại ti:

Hg số ải trọng cho i = nên được xem Xét trên cơ sỡ của từng dự án cụ thể, Trong

trường hợp thiểu c “quy định cụ thể, 0c, có thé lấy bằng 1,0 Tổ hợp tải trọng có xết

lún cũng phải áp dụng khi không lin,

Đối với cầu thì công phân đoạn, phải xem xét tổ hợp sau đây ở trạng thái giđụng [14]

hạn sử.

DC + DW + EH + EV + ES + WA + CR + SH + TG + ELtPS — (12)

4

Bảng 1.1 Tổ hợp ải trọng và hệ số ải trong [I4]

pe (Chi mot trong

Bang 1.2 Hệ số ải trong cho tải trong thường xuyển, ý; [14]

Loại tải trọng, Loại móng, Phương pháp tỉnh lực kéo He số ti tong,

suing Lim nhất | Nhỏnhấ ĐC: Cấu kiện va các thết bị phụ as 0.90

Db: aa]Casahteene + a cos

Coc tinh theo Phương pháp > 10s 030Coe khoan tinh theo, Phương phip của

oni và Reese (1999) TM bes oes

EL: Ứng suit do lực cường bức ích lấy Kh hi công | 1,00 1.00 EV: Ap lực dit thing ding

Loại tải trọng, Loại móng, Phương pháp tinh lực kéo Hệ số ti trọng

ES: Tai trọng dit chit thêm 150 05 Bảng 1.3 Hệ số tải trong cho ải trọng thường xuyên do tích lũy biển dang, yr (14)

“Cấu kiện cầu PS CR, SH

Kắt cầu phần trên thí công phản đoạn 10 | XemyechoDC,Bang4 Kết cầu phần đưới bằng bê tổng đỡ kết cầu

phần trên phân đoạn (xem Bid

của tiêu chuẩn này)

Kết cầu phần trên bằng bể tông - Không thi

wens 10 10công phân đoạn

Kết cấu phần dưới đỡ kết cấu phần trên

không phân đoạn

Sử dạng ly 0s 0s

Sử dạng Ls 10 10

Kết cấu phin dưới bằng thép 10 10

mm

CHƯƠNG2 HIẾT KE CẢU DAY VANG XI

IN SỰ CÓ DUT

3-1 Khái niệm về đút cấp và khả năng xây ra sự cổ đút cấp cia chu đây văng Dir cáp là hiện tượng một hoặc nhiễu diy cấp văng của cầu đây văng bị đứt gy, không

con hoạt động, gây ảnh hưởng đến cầu trúc và kết cầu của cầu dây ving,

Các đây cấp duy ì cầu đây văng cổ th bị đứt do va chạm do trí nạn xe hơi, âu bê,

thiểu bảo dưỡng rong thời gan dải hoc kết nỗi bị ân mòn quá mức Cũng có thể xây ra hiện tượng tương tự do nới lỏng cáp trước khi thay thé.

2.2 Ảnh hưởng của sự cb đút cáp đối với cầu đây vãng

Ce sự cổ đất cấp có thể có những ảnh hướng rit nghiêm trọng đến kết cầu cầu, người

sử dụng và môi trường xung quanh Những sự cổ đút cáp này gây ra tải trọng đột ngột

cho kết cấu cầu din đến các hiệu ứng tổng thể và cục bộ, như đượ tháo luận dưới đây 22.1 dink hướng tổng thể

Việc mắt ác thành phần chính của mật kết elu trước đó hoc dẫn đến sự sụp đổ cia hoặc ảnh hưởng đến hiệu ua sit dụng của kết cb, và cá hai đi đó đỀu ảnh hướng

én toàn cầu day văng.

"Ngoài ra do chu kỹ dao động của cầu diy văng nhỏ nên làm cho các sự kiện có khoảng, thời gian xây ra đút gây lớn ảnh hướng đến phản ứng của cầu Với một đứt gây túc thôi được cho à kịch bản ti tệ nhất khiến kết cfu cầu rung động cường bức là trường hop din đến mắt mát [15J Thời an xây ra cảng ngắn th hiệu ứng động của nó đối với

cây cầu công lớn

2.2.11 Sự sụp đỗ lên hoàn

“Theo Cục Quản lý Dịch vụ Tông hợp [16] "Sự sụp đỗ liên hoàn là một tinh hudng trong.

46 sự cố cục bộ của một bộ phận kết cầu chính dẫn đến sự sụp đổ của các bộ phận liên kg, kết quả là din đến sự sụp đổ tiếp theo Do đó, sự sụp dé hoàn toàn không tương xing,

với nguyên nhân ban đầu", Mặt khác, các quy định trong bộ Tiêu chi Cơ sở vật chất ~

28

Bộ Quốc phòng, Hoa Kỳ nêu rõ rằng "Sự sụp đổ liên hoàn là một chuỗi phản ứng thất

Đại của các thành viên xây dựng ở một mức độ không căn xứng với ban đầu thiệt hại

cục bộ ” [17].

KếU đầu những năm 1970, nhiều tiêu chuén xây dụng đã tích hợp tính năng sụp đổ liên

hoàn vào các tài liệu hướng dẫn của chúng có thể là do sự sụp đổ của Ronan Point ở Anh vào năm 1968 [8] Điều quan trọng cần lưu ÿ là mặc dù có một số hư hỏng có tính lich sử của các thành phin của edu dẫn đến sự sụp dé liên hoàn nhưng đã không có sự

phát tiễn song song trong việc đưa ra hướng dẫn thích hợp chống lại sự tiễn triển của

các hư hông ở các tiêu chuẩn về cầu.

“Theo Starossek [1S], sự mắt mát ban đầu của một sợi cáp sẽ dẫn đến việc mắt nén trong

dim cẩu của cả đây ving, Mắt khả năng giing chồng trên dim dẫn đến sự gia tăng độ

võng theo phương thing đứng và do đó gây ra ứng suất cao trong dim dọc nằm trong

mặt phẳng cáp mà có cấp hư hong sau dé truyền đến dim đọc nằm trong mặt phẳng cáp

khác Ông gọi mô hình sụp d6 này là: Sự sụp đổ kiểu không ổn định.

Sự sụp đồ kiểu không ôn định được bắt đầu bởi những nhi loạn nhỏ nh sự Không

"hoàn thiện và ti trong ngang, dẫn đến hong các phần tử ôn định - phần tử mang tải trong,

nến chẳng hạn như ging Điễu này sau đó din đến sự mắt én định của các phn t nền 4 ôn định trước đồ và chúng bị biến đạng lớn hoặc sụp đ bắt đầu sự tin triển hư hóng

cửa các phần từ khác [I9]

Hơn nha, sự mắt mắt của các yéu tổ khác gây ra sự cổ làm hông mặt cầu dẫn đến sự

chuyển hướng của các le bình thường rong bản mặt cầu do cấp ngang gây ra Cc lụcnày tiếp tục được uyên tới các giá đ bằng các dây cấp khác trong nhịp chính Try thấp

sau đó bị kéo về phía nhịp chính din đến không thể uốn cong được và sự lật ngược của

trụ và đây cáp; một mô hình hư hỏng được đặt tên là sự sụp đổ kiểu domino [20],

Kiểu sụp đổ domino được đặ tên từ một hành vỉ sụp đỗ giống như một hing domino cho thấy một phản ứng dây chuyền hap dẫn của sự sụp dé bắt đầu bằng cách diy một "ngôn tay, Khi phần tử bạn đầu kit nó biển đổi thể năng thành động năng và làm cho tác động ngang lên cạnh trên của phần tử in Ke, Tác động của phần từ bạn đầu lên phần từ liền kề gây ra bởi sự nghiêng và ật của phần tử thứ nhất gây a lực diy theo phương

”