Luận văn thạc sỹ nghiên cứu ứng xử của cầu treo dây võng trong giai đoạn khai thác đối với tải trọng động đất

Luân Văn Thac Si ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng năm 2011 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: ĐÀO TRỌNG PHÚ Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 10/09/1980 Nơi sinh : TP.HCM Chuyên ngành : Xây Dựng Cầu hầm Khoá (Năm trúng tuyển) : 2007 1- TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CƯU ƯNG XỬ CỦA CẦU TREO DÂY VÕNG TRONG GIAI ĐOẠN KHAI THÁC ĐỐI VỚI TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết tính tốn cầu treo dây võng - Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết tính tốn động đất - Phân tích ảnh hưởng tải trọng động đất đến phân bố nội lực biến dạng cầu treo dây võng 3- NGÀY GIAO NHIÊM VỤ : 14/02/2011 4- NGÀY HOÀN THÀNH : 31/07/2011 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS PHÙNG MẠNH TIẾN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MƠN QUẢN LÍ CHUN NGÀNH TS PHÙNG MẠNH TIẾN Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm TS LÊ BÁ KHÁNH Trang Luân Văn Thac Si Nôi dung va đề cương Luân văn thac si đa đươc Hôi đông Chuyên Nganh thông qua Ngày… tháng… năm… TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH Trang Ln Văn Thac Si CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS PHÙNG MẠNH TIẾN Cán chấm nhận xét 1: … Cán chấm nhận xét 2: … Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày… tháng… năm 200… Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang Luân Văn Thac Si LỜI CẢM ƠN Luận văn “Nghiên cứu ứng xử cầu treo dây võng giai đoạn khai thác tải trọng động đất ” thực từ tháng 02/2011 đến 07/2011 với mục đích nghiên cứu phân bố nội lực biến dạng cầu treo dây võng giai đoạn khai thác Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy TS Phùng Mạnh Tiến tận tình giúp đỡ, hướng dẫn định hướng cung cấp thơng tin cần thiết để tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Bộ Môn Cầu Đường trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, bạn lớp Cao học chuyên ngành Cầu Hầm, Đường ôtô, Đường thành phố Cầu Hầm K2007 giúp suốt thời gian học tập thực luận văn tốt nghiệp Xin cảm ơn tất người gia đình tơi giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi thời gian để hồn thành luận văn tiến độ Vì kiến thức thời gian thực luận văn có hạn nên khơng tránh khỏi hạn chế thiếu sót Tơi mong đóng góp q thầy giáo, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn Tp Hồ Chí Minh 07 – 2011 ĐÀO TRỌNG PHÚ Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang Luân Văn Thac Si TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn bao gồm 06 chương chính: Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CẦU TREO DÂY VÕNG Giới thiệu sư phát triển câu treo dây võng giới va Việt Nam Nêu đăc điểm ban va cấu tao bô phân câu treo dây võng bao gơm: trụ tháp, dâm chính, cáp dung cho dây võng, bơ phân neo cáp chủ Phân loai câu treo dây võng Chương 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG ĐẤT : Giới thiệu trận động đất lớn xảy giới Việt Nam, thiệt hại chúng gây ra, tìm hiểu nguyên nhân gây động đất tìm hiểu khả xảy động đất, độ lớn trận động đất xảy Việt Nam Chương 3: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CẦU TREO DÂY VÕNG Cầu treo dây võng kết cấu phức tạp, độ cứng nhỏ, độ mảnh lớn, trình thi cơng có ảnh hưởng lớn đến nội lực biến dạng kết cấu cầu treo dây võng Thuôc loai kết cấu siêu tinh bâc cao nên việc tính tốn câu treo phức tap Nơi dung chương giới thiệu chung phương pháp tính tốn câu treo dây võng: tính tốn câu treo theo sơ biến dang gơm ly thuyết tính câu treo theo phương pháp lưc, ly thuyết tính tốn câu treo theo phương pháp chuyển vị, giới thiệu phương pháp phân tử hữu han va kha ứng dụng phương pháp phân tử hữu han tính tốn kết cấu Giới thiệu mơt sơ phân mềm tính tốn câu treo dây võng, ngun ly tính tốn câu treo dây võng phân mềm MIDAS/Civil – phân mềm đươc sử dụng rông rai giới Chương 4: PHƯƠNG PHÁP TÍNH ĐỘNG ĐẤT Động đất tải trọng đặc biệt có nhiều phương pháp tính khác nhau, nội dung chương giới thiệu phương pháp : Phương pháp tĩnh tương đương, phương pháp phổ phản ứng, phương pháp lịch sử thời gian, chương giới thiệu tính tốn động đất theo tiêu chuẩn 22TCN-272-05 Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang Luân Văn Thac Si Chương 5: PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA CẦU TREO DÂY VÕNG TRONG GIAI ĐOẠN KHAI THÁC ĐỐI VỚI TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT Với phương pháp phân tích kết cấu va phân mềm đa đươc lưa chon chương 3, luân văn thưc phân tích tính tốn mơt sơ trương hơp cụ thể để nghiên cứu anh hương tai đông đất đến sư phân bô nôi lưc va biến dang câu treo dây võng Các trương hơp nghiên cứu với mơ hình câu treo dây võng ba nhịp với chiều dai hai nhịp biên nhau, đươc bơ trí hai măt phăng dây với dây treo thăng đứng song song, khổ ngang câu S = 11m Để nghiên cứu anh hương tai đông đất đến sư phân bô nôi lưc va biến dang câu treo dây võng, tiến hanh lâp mơ hình tính tốn nơi lưc câu với sơ đô nhịp, thông sô kỹ thuât va tai chon trước kết hơp thay đổi chiều dài nhịp biên L1 75m, 100m, 125m, 150m, 175m 200m, chiều dài nhịp L0 400m, tải trọng động đất thay đổi độ lớn 0.12g , 0.24g , 0.48g thay đổi chu kỳ với cấp động đất chọn với tỷ lệ 0.75 ; 0,5 Trên sơ mơ hình trương hơp nghiên cứu, dung phân mềm Midas phân tích xác định nơi lưc va biến dang tai mơt sơ vị trí điển hình Thơng qua việc so sánh nôi lưc va biến dang trương hơp nghiên cứu, luân văn nêu đươc anh hương tai đông đất đến sư phân bô nôi lưc va biến dang câu treo dây võng thể qua đô thị Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luân văn nêu môt sô kết luân tổng quan anh hương tai đông đất đến phân bô nôi lưc va biến dang câu treo dây võng thông qua trương hơp nghiên cứu Qua đo, ln văn trình bay mơt sơ kiến nghị liên quan đến tai đơng đất tính tốn thiết kê câu treo dây võng Măt khác, môt sô hướng nghiên cứu cung đươc nêu luân văn nhằm gop phân hiểu rõ ban chất va ứng xử câu treo dây võng Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang Luân Văn Thac Si CHƯƠNG MỞ ĐẦU: TÍNH CẤP THIẾT VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Lịch sử phát triển ngành xây dựng cầu giới trải qua nhiều giai đoạn, việc chặt cành bắc qua sông rạch nhỏ phục vụ nhu cầu lại ngày có cầu vào lịch sử với chiều dài nhịp lên đến km với kết cấu mảnh Kết cấu cầu hữu Việt Nam đa dạng, từ kết cấu nhịp giản đơn, cầu liên tục, cầu dàn, cầu vòm kết cấu đại cầu treo dây văng, cầu treo dây võng Vật liệu từ gỗ, đá, thép, bêtông cốt thép đến bêtông cường độ cao thép cường độ cao Bên cạnh vấn đề khả chịu lực kết cấu, độ mảnh cầu yếu tố quan trọng xét quan điểm kiến trúc Với nhiệm vụ đáp ứng ngày cao nhu cầu giao thông vận tải, nhiều đề tài nghiên cứu loại vật liệu kết cấu nhằm xây dựng công trình khơng đạt u cầu kỹ thuật mà cịn mang lại hiệu kinh tế tính mỹ thuật cao Cầu treo dây võng dạng kết cấu có nhiều ưu điểm khả khai thác triệt để tính vật liệu phận chịu lực giúp cho cầu treo dây võng vượt độ lớn mà loại kết cấu khác không làm kể cầu dây văng Hiện nay, cầu treo dây võng coi loại cầu đẹp, nhẹ chịu lực tốt, áp dụng phổ biến giới cho cầu nhịp lớn Bên cạnh việc tính tốn nội lực biến dạng cầu treo dây võng phức tạp, tải trọng thường xét đến : tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng động đất, tải trọng gió, Trong tải trọng động đất tải trọng đặc biệt cần xem xét cầu nhịp lớn cầu treo dây võng Chính từ việc phân tích tải trọng động đất cầu treo dây võng tìm sơ đồ hợp lý cho cầu treo dây võng có động đất xảy MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Nội dung luận văn tập trung giải hai mục tiêu sau: - Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết tính tốn cầu treo dây võng - Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết tính tốn động đất - Phân tích ảnh hưởng tải trọng động đất đến phân bố nội lực biến dạng cầu treo dây võng Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang Luân Văn Thac Si PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nội dung nghiên cứu luận văn giải thông qua phương pháp nghiên cứu sau: Thu thập, tổng hợp phân tích tài liệu tham khảo có liên quan đến cầu treo dây võng Phân tích lý thuyết tính tốn kết cấu cầu treo dây võng đặc biệt nghiên cứu sâu phương pháp phần tử hữu hạn Lựa chọn số trường hợp nghiên cứu, tiến hành xây dựng mơ hình kết cấu cho trường hợp nghiên cứu, tính tốn phân tích mơ hình theo phương pháp phần tử hữu hạn nhờ phần mềm Midas/Civil Tổng hợp, phân tích, so sánh kết nội lực biến dạng trường hợp nghiên cứu dạng đồ thị GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI Nội dung luận văn tập trung phân tích mơ hình với thơng thơng số kỹ thuật chọn trước trường hợp tải trọng động đất Luận văn không sâu nghiên cứu đông lưc hoc cơng trình, ổn định tổng thể kết cấu cung kiểm toán ứng suất tiết diện Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang Luân Văn Thac Si CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN VỀ CẦU TREO DÂY VÕNG 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CẦU TREO DÂY VÕNG 1.1.1 Sự phát triển cầu treo dây võng giới Trong lịch sử phát triển câu, câu treo dây võng la loai câu co môt lịch sử phát triển lâu đơi Câu treo dây võng với cáp treo xích sắt đa đươc xây dưng Trung Quốc cách từ 2000 năm trước tương tự xây dựng Ấn Độ Nguồn gốc đời cầu treo dây võng Phương Đông lại xuất Châu Âu vào kỷ 16 thực bùng nổ cơng nghiệp luyện thép phát triển mạnh vào kỷ 19 Cho đến nay, 20 cầu có nhịp dài giới cầu treo dây võng Vào kỷ 18, với phát triển kết cấu cầu sản phẩm ứng dụng công nghệ luyện thép, cầu Jacobs Creek xây dựng vào năm 1801 với nhịp dài 21.3m cơng trình sư Finley Mỹ Chiếc cầu dùng cho xe ô tô xưa cầu Clifton Anh (Hình 1.1) xây dựng vào năm 1831 hồn thành vào năm 1864, cầu với cáp chủ có dạng xích sắt Hình 1.1 Cầu Clifton cấu tạo hệ cáp chủ Theo thời gian với phát triển máy tính điện tử công nghệ thiết bị thi công, vật liệu xây dựng trình độ khoa học kỹ thuật, cầu treo dây võng ngày vượt nhịp lớn Một số cầu treo dây võng có chiều dài nhịp lớn 1000m giới thống kê bảng 1.1 Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang Luân Văn Thac Si Bảng 1.1 Một số cầu treo dây võng giới STT Ảnh Cầu Tên Cầu Năm Hoàn Thành Sơ Đồ Nhịp (m) 1998 960 – 1991 – 960 2009 1650 1998 535 – 1624 – 535 2005 1490 1981 280 – 1410 – 530 1999 336,5 – 1385 – 309,3 1997 455 – 1377 – 300 1964 370,3 – 1298,5 – 370,3 Akashi-Kaikyo Nhật Bản Xihoumen Bridge Trung Quốc Great Belt Đan Mạch Runyang Trung Quốc Humber Anh Jiangyin Trung Quốc Tsing Ma Hồng Kông Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm VerrazanoNarrows Mỹ (New York) Trang 10 Luân Văn Thac Si phương pháp phổ phản ứng phương pháp lịch sử thời gian; so sánh kết lực quán tính chuyển vị hệ kết cấu Ngồi ra, cịn có nhiều nghiên cứu, báo liên quan đến cầu treo dây võng Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang 31 Luân Văn Thac Si CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG ĐẤT 2.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG ĐẤT: 2.1.1 Lịch sử trận động đất giới: 2.1.1.1 Thống kê trận động đất mạnh xảy lịch sử từ năm 1906 tới nay: Thứ tự Ngày Vị trí Cường độ 22/05/1960 Chile 9,5 16/10/1737 Nga 9,3 27/03/1964 Mỹ 9,2 26/12/2004 Indonesia 9,0-9,3* 09/03/1957 Mỹ 9,1 04/11/1952 Nga 9,0 11/03/2011 Nhật Bản 9,0 26/01/1700 Vancouver ~ 9,0 31/01/1906 Colombia- Ecuador 8,8 10 04/02/1965 Mỹ 8,7 11 24/11/1833 Indonesia 8,7 12 01/11/1755 Bồ Đào Nha ~ 8,7 13 28/03/2005 Indonesia 8,5-8,7* 14 16/12/1920 Trung Quốc 8,6 15 15/08/1950 Trung Quốc 8,6 2.1.1.2 Các trận động đất kinh hoàng xảy giới gây nhiều tổn thất thương vong từ năm 1906 tới : Ngày 11/03/2011 : Một trận động đất sóng thần Nhật Bản khiến 22.600 người chết tich,gây rò rỉ hạt nhân nhà máy điện hạt nhân Fukushima I: thảm họa hạt nhân tồi tệ nước Nhật sau chiến thứ Hình 2.1 : Động đất sóng thần ngày 11/3/2011 Nhật Bản Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang 32 Luân Văn Thac Si Ngày 27/2/2010: Một trận động đất manh 8,8 độ Richter nam Chile giết chết 300 người, gây sóng thần khu vực Hình 2.2 : Động đất Chile ngày 27/02/2010 Ngày 12/1/2010: Trận dộng đất mạnh 7,3 độ Richter kéo dài phút với ba dư chấn mạnh gây thiệt hại nặng nề Theo thống kê phủ Haiti, khoảng 316.000 người thiệt mạng, 300.000 người bị thương triệu người nhà cửa Hình 2.3 : Động đất Haiti ngày 12/01/2010 Ngày 12/5/2008: Khoảng 87.000 người chết tích 370.000 khác bị thương trận động đất tỉnh Tứ Xuyên, tây nam Trung Quốc Cơn chấn động 7,8 độ Richter công thành phố Thành Đô vào đầu chiều Hình 2.4 : Động đất Tứ Xuyên,Trung Quốc ngày 12/05/2008 Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang 33 Luân Văn Thac Si Ngày 15/8/2007: Ít 519 người thiệt mạng trận động đất 7,9 độ richter diễn tỉnh ven biển Ica, phía đông nam thủ đô Lima Peru Ngày 17/7/2006: Trận động đất 7,7 độ richter lòng đại dương gây sóng thần bờ biển Java, giết chết 650 người đảo Ngày 27/5/2006: Hơn 5.700 người chết trận động đất 6,2 độ richter công đảo Java, tàn phá thành phố Yogyakarta khu vực lân cận Ngày 1/4/2006: 70 người thiệt mạng 1.200 người bị thương động đất công khu vực hẻo lánh miền tây Iran Ngày 8/10/2005: Một trận động đất 7,6 độ richter làm rung chuyển miền bắc Pakistan khu vực tranh chấp Kashmir, cướp mạng sống 73.000 người đẩy hàng triệu người lâm vào cảnh vô gia cư Ngày 28/3/2005: Khoảng 1.300 người thiệt mạng địa chấn 8,7 độ richter khơi đảo Nias, tây Sumatra, Indonesia Ngày 22/2/2005: Hàng trăm người chết động đất khu vực hẻo lánh gần Zarand, tỉnh Kerman Iran Ngày 26/12/2004: Động đất Sumatra, Indonesia hàng trăm nghìn người thiệt mạng châu Á trận động đất 9,2 độ richter lịng Ấn Độ Dương sóng thần tồn khu vực Hình 2.4 : Động đất sóng thần Indonesia 26/12/2004 Ngày 4/2/2004: Ít 500 người chết trận động đất bờ biển Địa Trung Hải Morocco Ngày 26/12/2003: Hơn 26.000 người thiệt mạng thành phố Bam, miền nam Iran trận động đất kinh hoàng Ngày 21/5/2003: Algeria chịu đựng trận động đất tồi tệ thập niên với 2.000 người chết 8.000 người bịt hương Ngày 24/2/2003: Hơn 260 người chết gần 10.000 nhà sập khu vực Tân Cương, miền tây Trung Quốc Ngày 31/10/2002: Khơng khí tang thương tràn ngập Italy tồn học sinh lớp học làng San Giuliano di Puglia bị chôn vui trường em bị sập Ngày 3/3/2002: Khoảng 150 người chết trận động đất Afghanistan có tâm chấn tỉnh Samangan cường độ khoảng 7,2 độ Richter Ngày 26/1/2001: Trận động đất có cường độ 7,9 độ Richter tàn phá phần lớn bang Gujarat, tây bắc Ấn Độ khiến ước tính khoảng 20.000 người thiệt mạng triệu người khác nhà cửa Bhuj Ahmedabad hai thị trấn bị thiệt hại nặng nề Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang 34 Luân Văn Thac Si Ngày 13/1/2001: El Salvador bị chấn động dội trận động đất có cường độ 7,6 độ Richter khiến 700 người thiệt mạng Ngày 21/9/1999: Đài Loan bị tác động nặng nề trận động đất có cường độ 7,6 độ Richter khiến gần 2.500 người thiệt mạng nhiều nhà cửa bị tàn phá Ngày 17/8/1999: Một trận động đất 7,4 độ Richter làm rung chuyển thành phố Izmit Istanbul Thổ Nhĩ Kỳ khiến 17.000 người thiệt mạng nhiều người khác bị thương Ngày 26/6/1998: Một trận động đất 6,3 độ Richter miền đông nam Thổ Nhĩ Kỳ khiến 144 người thiệt mạng Chỉ sau tuần, khu vực phải gánh chịu dư chấn liên tục khiến 1.000 người bị thương Ngày 30/5/1998: Miền Bắc Afghanistan bị động đất mạnh, 4.000 người chết Ngày 27/5/1995: Sakhalin bị động đất mạnh khiến 1.989 người Nga thiệt mạng Ngày 17/1/1995: Động đất Hyogo xảy thành phố Kobe, Nhật Bản, cướp sinh mạng 6.430 người Ngày 6/6/1994: Khoảng 1.000 người thiệt mạng động đất lở đất Colombia Ngày 30/9/1993: Động đất giết chết 10.000 dân làng khu vực tây nam Ấn Độ Ngày 21/6/1990: Khoảng 40.000 người thiệt mạng trận động đất tỉnh Gilan, bắc Iran Ngày 7/12/1988: Trận động đất có cường độ 6,9 độ Richter tàn phá khu vực Tây Bắc Armenia khiến 25.000 người thiệt mạng Ngày 19/9/1985: Động đất phá huỷ Mexico City khiến 10.000 thiệt mạng Ngày 28/7/1976: Thành phố Đường Sơn, Đông Bắc Trung Quốc, phút chốc trở thành đống đổ nát khổng lồ sau trận động đất khủng khiếp khiến 500.000 người thiệt mạng Ngày 27/03/1964: trận động đất mạnh 9.2 độ richter thành phố Anchorage thuộc bang Alaska khiến 131 người chết thiệt hại kinh tế ước tính 500 triệu USD Hình 2.6 : Động đất Alaska, Mỹ ngày 27/03/1964 Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang 35 Luân Văn Thac Si Ngày 22/5/1960: Trận động đất khủng khiếp lịch sử có cường độ 9,5 độ Richter phá huỷ nặng nề Chile, xoá sổ nhiều làng mạc nước Hình 2.7 : Động đất Chile ngày 22/05/1960 Ngày 28/6/1948: Trận động đất Fukui, có tâm chấn Biển Đông, phá huỷ nặng nề miền Tây Nhật Bản khiến 3.770 người thiệt mạng Ngày 1935: Một trận động đất 7,4 độ Richter khiến 3.276 người chết Ngày 1/9/1923: Trận động đất Great Kanto, tâm chấn nằm ngoại vi Tokyo, cướp sinh mạng 142.800 người 2.1.2 Động đất Việt Nam: Theo kết nghiên cứu nhiều nhà khoa học, trước kỷ XII, ghi chép lịch sử động đất Việt Nam khơng có Phân tích tài liệu hoi cho thấy trận động đất việc tập trung khu vực ven biển đồng nước ta, cịn có khả xảy trận động đất mạnh, đất nứt xé dài trăm dặm có biểu nhiều dư chấn liên tiếp ba lần ngày Các nhà khoa học khơng loại trừ khả có động đất gây sóng lớn hay gây sóng thần trận động đất Bình Thuận năm 1877 1882 Danh mục động đất đầy đủ thiết lập sở tài liệu ghi chép lịch sử, tài liệu điều tra nhân dân tài liệu quan trắc máy có tham khảo danh mục động đất khác có giới Thống kê cho thấy động đất mạnh có cường độ chấn động cực đại xảy Hà Nội vào năm 1276 1285, Nho Quan, Ninh Bình năm 1635, Bình Thuận năm 1877 1882 Gần trận động đất vùng ven biển Nam Trung Bộ núi lửa Hòn Tro hoạt động vào năm 1923, 1928 Động đất có cường độ 6,5 độ richter xảy Điện Biên vào năm 1935 Động đất có cường độ chấn động lên tới cấp 7-8 xảy Lục Yên (Yên Bái) năm 1953, 1954 Đặc biệt, trận động đất có cường độ 6,8 độ richter xảy Tuần Giáo (Điện Biên) ngày 2.6.1983 chấn động mạnh ghi nước ta từ trước đến Viện Vật lý địa cầu cho biết: “Viện ghi nhận khoảng 1.000 trận động đất với cường độ từ độ richter trở lên xảy nhiều nơi lãnh thổ vùng biển nước ta Động đất có cường độ mạnh xảy vùng Điện Biên, Lai Châu, Hà Nội, Thanh Hóa, Sơn La, dải ven biển thềm lục địa Nam Trung Bộ Hiện thực lịch sử kết nghiên cứu rõ Việt Nam có tiền sử động đất, Thủ Hà Nội nằm nhóm nguy động đất cấp Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang 36 Luân Văn Thac Si Hình 2.8 :Bản đồ địa chấn kiến tạo Việt Nam vùng lân cận Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang 37 Luân Văn Thac Si Hình 2.9 : Phân bố chấn tâm động đất lãnh thổ Việt Nam vùng kế cận (Số liệu 1903-2009) Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang 38 Luân Văn Thac Si Hình 2.10 : Bản đồ phân vùng động đất phân bố cường độ lớn lãnh thổ Việt Nam Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang 39 Luân Văn Thac Si 2.2 CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỘNG ĐẤT : 2.2.1 Nguyên nhân gây động đất : Trái đất tạo nên từ lớp lõi ngoài, tiếp đến lớp phủ và vỏ Trái đất VỏTrái đất tầng lớp phủ tạo thành lớp vỏ cứng gọi thạch Thạch bị vỡ thành mảng kiến tạo Lực hút xuống trọng lực lên mảng kiến tạo, phạm vi nhỏ lực đẩy lớp thạch từ dãy núi lòng biển, khiến mảng kiến tạo chuyển động.Hầu hết trận động đất xảy ranh giới mảng kiến tạo Hình 2.11 : Ranh giới mảng kiến tạo Hình 2.12 : Các vết nứt xuất rìa mảng kiến tạo nơi vỏ Trái đất dịch chuyển theo hướng khác Những mảng kiến tạo khác dịch chuyển chậm song song Các vết nứt xuất rìa mảng kiến tạo nơi vỏ Trái đất dịch chuyển theo hướng khác Ở số nơi, mảng kiến tạo bị dính vào Năng lượng tiềm tàng thường tích tụ mảng kiến tạo bị dính vào này.Khi mảng kiến tạo tương tác nhau, lượng tích tụ giải phóng theo dạng trận động đất Điểm khởi nguồn động đất bên bề mặt Trái đất gọi tâm.Động Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang 40 Luân Văn Thac Si đất giải phóng lượng theo dạng sóng địa chấn Sóng P xảy tức thì, sóng S xảy vài giây sau Sóng Surface xảy sau sóng S sóng P, có dạng sóng Surface: sóng Raleigh tạo cử động cuộn trịn, lên xuống; sóng Love (được đặt theo tên nhà toán học A.E.H Love) khiến mặt đất bị xoắn lại Sóng địa chấn Raleigh Love thường gây hư hại nặng tồ nhà Hình 2.13 : Các mảng kiến tạo bị dính vào Hình 2.14: Điểm khởi nguồn động đất bên bề mặt Trái đất gọi tâm Hình 2.15 : Sóng P xảy tức thì, sóng S xảy vài giây sau Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang 41 Ln Văn Thac Si Hình 2.11 : Sóng Surface xảy sau sóng P S, toả lượng phía ngồi từ tâm chấn Hình 2.11 : Sóng Raleigh ( ) sóng Love ( ) 2.2.2 Thang đo động đất : 2.2.2.1 Thang Richter : Thang đo Charles Francis Richter đề xuất vào năm 1935 Đầu tiên sử dụng để xếp số đo động đất địa phương California Những số đo đo địa chấn kế đặt xa nơi động đất 100 km Thang đo Richter thang logarit với đơn vị độ Richter Độ Richter tương ứng với logarit thập phân biên độ sóng địa chấn đo 100 km cách tâm chấn động đất Độ Richter tính sau: Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang 42 Luân Văn Thac Si ML = lg(A) − lg(A0) với A biên độ tối đa đo địa chấn kế A0 biên độ chuẩn Theo thang Richter, biên độ trận động đất có độ Richter mạnh 10 lần biên độ trận động đất có độ Richter Năng lượng phát trận động đất có độ Richter khoảng 31 lần lượng trận động đất có độ Richter Mơ tả Độ Richter Tác hại Tần số xảy Không Nhỏ Động đất thật nhỏ, không cảm nhận đáng kể 2,0 Khoảng 8.000 lần ngày Thật nhỏ 2,0-2,9 Thường không cảm nhận đo Khoảng 1.000 lần ngày Nhỏ 3,0-3,9 Cảm nhận gây thiệt hại Khoảng 49.000 lần năm Nhẹ 4,0-4,9 Trung bình Có thể gây thiệt hại nặng cho kiến trúc khơng 5,0-5,9 theo tiêu chuẩn phịng ngừa địa chấn Thiệt hại nhẹ cho kiến trúc xây cất tiêu chuẩn Mạnh 6,0-6,9 Có sức tiêu hủy mạnh vùng đông dân chu vi 180 km bán kính Khoảng 120 lần năm Rất mạnh 7,0-7,9 Có sức tàn phá nghiêm trọng diện tích to lớn Khoảng 18 lần năm Cực mạnh 8,0-8,9 Có sức tàn phá vơ nghiêm trọng diện Khoảng tích to lớn chu vi hàng trăm km bán kính năm Rung chuyển đồ vật nhà Thiệt hại quan trọng Khoảng 6.200 lần năm Khoảng 800 lần năm Cực kỳ 9,0-9,9 Sức tàn phá vô lớn mạnh Khoảng lần 20 năm Kinh hồng Có thể khơng xảy 10+ Gây hậu khủng khiếp cho Trái Đất 2.2.2.2 Thang độ lớn momen : Thang độ lớn mô men (tiếng Anh : moment magnitude scale) cách đo mạnh động đất phát triển năm 1979 Tom Hanks Kanamori Hiroo để thang Richter (thang độ lớn địa phương), sử dụng nhà địa chất học để so sánh lượng phát động đất Độ lớn mơ men Mw số khơng thứ ngun tính theo công thức Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang 43 Luân Văn Thac Si đó, M0 mômen địa chấn Ký hiệu thang độ lớn mô men Mw, đó, chữ w cơng học thực Năng lượng phát trận động đất có độ theo thang logarit 10 1,5 = 31,6 lần lượng trận có độ 7, trận có độ mạnh 103 = 1.000 lần trận có độ Mơ men địa chấn: đại lượng nhà địa chất học động đất sử dụng để ước lượng độ lớn động đất Mô men địa chấn M0 đại lượng khơng có đơn vị xác định phương trình: M0 = μAD, với: + μ mô đun cắt đá tham gia trình động đất (đo dyne / cm2) + A diện tích nứt gẫy đứt gãy địa chất nơi động đất xảy (đo cm2), + D chuyển vị trung bình A (bằng cm) 2.2.2.3 Thang Medvedev-Sponheuer-Karnik : Thang Medvedev-Sponheuer-Karnik, biết đến MSK hay MSK64, thang đo cường độ địa chấn diện rộng sử dụng để đánh giá mức độ khốc liệt rung động mặt đất sở tác động quan sát ghi nhận khu vực xảy động đất Thang MSK có 12 cấp cường độ, biểu diễn số La Mã (để ngăn ngừa việc sử dụng số thập phân): I Không cảm Không cảm thấy, địa chấn kế ghi nhận Khơng có tác nhận động lên vật thể Khơng có thiệt hại nhà cửa II Khó cảm Chỉ cá nhân nghỉ ngơi cảm nhận Khơng có nhận tác động lên vật thể Khơng có thiệt hại nhà cửa III Yếu Một người nhà cảm nhận Các đồ vật treo đu đưa nhẹ Không có thiệt hại nhà cửa Nhiều người nhà cảm nhận người ngồi nhà cảm nhận Một người nhận thấy rõ Rung động vừa phải IV Quan sát Những người quan sát cảm thấy rung hay đu đưa nhẹ nhà cửa, diện phòng ốc, giường, bàn, ghế v.v Đồ sứ, cốc chén kêu loảng xoảng; cửa rộng sổ cửa vào kêu cọt kẹt Các đồ vật treo đu đưa Các loại đồ nội thất nhẹ rung động thấy số trường hợp Khơng có thiệt hại nhà cửa V Khá mạnh Phần lớn người nhà cảm nhận được, người bên ngồi nhà cảm nhận Một số người sợ hãi chạy khỏi nhà Nhiều người ngủ tỉnh dậy Những người quan sát cảm thấy rung động hay đu đưa mạnh toàn nhà cửa, phòng ốc hay đồ nội thất Các đồ vật treo đu đưa đáng kể Đồ sứ thủy tinh kêu loảng xoảng Cửa sổ cửa vào mở hay khép lại Trong số trường hợp khung cửa sổ bị phá vỡ Các chất lỏng dao động trào khỏi đồ chứa đầy Các vật ni nhà cảm thấy khó chịu Thiệt hại nhẹ cơng trình xây dựng có kết cấu Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang 44 Luân Văn Thac Si Phần lớn người nhà nhiều người bên nhà cảm nhận Một số người thăng Nhiều người sợ hãi chạy khỏi nhà Các đồ vật nhỏ rơi đồ nọi thất bị dịch chuyển Bát đĩa cốc chén đổ vỡ Các vật ni chuồng sợ hãi Thiệt hại thấy kết cấu vôi vữa, vết nứt lớp vữa trát Các vết nứt cô lập mặt đất VI Mạnh Phần lớn người sợ hãi cố chạy khỏi nhà Đồ nội thất dịch chuyển bị lật nhào Các đồ vật rơi từ giá hay trần VII Rất mạnh xuống Nước bắn tung tóe khỏi đồ chứa Thiệt hại nghiêm trọng nhà cửa cũ, ống khói xây vơi vữa sụp đổ Có vụ lở đất nhỏ Nhiều người khó đứng vững, bên nhà Đồ nội thất VIII Gây bị lật nhào Có thể nhìn thấy sóng chạy đất thiệt hại mềm Các cơng trình xây dựng cũ bị sụp đổ phần hay chịu thiệt hại đáng kể Các vết nứt lớn khe nứt toác ra, đá lở xuống IX Phá hủy Hoảng loạn chung Người bị quật ngã xuống đất Nhìn thấy sóng đất mềm Các cơng trình khơng đủ chuẩn sụp đổ Thiệt hại thực cơng trình xây dựng có kết cấu tốt Các đường ống ngầm gãy Mặt đất nứt toác, lở đất diện rộng X Hủy diệt Các cơng trình nề bị phá hủy, sở hạ tầng bị phá hỏng Lở đất ạt Các khu vực chứa tích nước bị sập, gây ngập lụt khu vực xung quanh hình thành nên khu vực chứa nước XI Thảm họa Phần lớn cơng trình kết cấu xây dựng sụp đổ Xáo trộn đất diện rộng, sóng thần Tất kết cấu mặt đất ngầm đất bị phá hủy hoàn XII Cực kỳ tồn Cảnh quan nói chung bị thay đổi, sơng suối bị thay đổi dịng thảm họa chảy, sóng thần 2.2.2.4 Bảng chuyển đổi đỉnh gia tốc sang cấp động đất Thang MSK-64 Thang MM Cấp động đất Đỉnh gia tốc (a)g Cấp động đất Đỉnh gia tốc (a)g V 0,012 - 0,03 V 0,03 - 0,04 VI > 0,03 - 0,06 VI 0,06 - 0,07 VII > 0,06 - 0,12 VII 0,10 - 0,15 VIII > 0,12 -0,24 VIII 0,25 - 0,30 IX > 0,24 - 0,48 IX 0,50 - 0,55 X > 0,48 X > 0,60 Chuyên nganh : Xây Dưng Câu hâm Trang 45 ... tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng động đất, tải trọng gió, Trong tải trọng động đất tải trọng đặc biệt cần xem xét cầu nhịp lớn cầu treo dây võng Chính từ việc phân tích tải trọng động đất cầu treo dây. .. ? ?Nghiên cứu ứng xử cầu treo dây võng giai đoạn khai thác tải trọng động đất ” thực từ tháng 02/2011 đến 07/2011 với mục đích nghiên cứu phân bố nội lực biến dạng cầu treo dây võng giai đoạn khai thác. .. giải pháp cầu treo dây võng nghiên cứu bước đưa vào ứng dụng, cụ thể cầu treo dây võng có quy mơ tương đối lớn triển khai xây dựng cầu Thuận Phước (Hình 1.9) thành phố Đà Nẵng Cầu treo dây võng Thuận