Tính toán căng cáp cầu dây văng theo công nghệ căng từng tao

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Bài giảng Chuyên đề TÍNH TOÁN CĂNG CÁP CẦU DÂY VĂNG THEO CÔNG NGHỆ CĂNG TỪNG TAO Trình bầy: GS.TS NGUYỄN VIẾT TRUNG HÀ NỘI 2012 Footer Page of 126 Header Page of 126 MỤC LỤC Chương Tổng quan công nghệ căng cáp cầu dây văng 1.1 Khái niệm công tác căng cáp cầu dây văng 1.2 Một số công nghệ căng cáp cầu dây văng Việt Nam 10 1.2.1 Công nghệ căng cáp văng cầu Kiền 10 1.2.2 Công nghệ căng cáp văng cầu Bính 16 1.2.3 Công nghệ căng cáp văng cầu Bãi Cháy 18 1.3 Một số nhận xét 26 Chương Xây dựng thuật toán tính toán căng cáp cầu dây văng 28 2.1 Giới thiệu toán 28 2.2 Phân tích ứng xử tổng thể dây văng 28 2.2.1 Phương trình cáp đơn 28 2.2.2 Mô hình dạng dầm với cáp đơn sử dụng lò xo tương đương 38 2.2.3 Mô hình dầm với nhiều cáp sử dụng mô hình dầm đàn hồi 44 2.2.4 Quá trình thiết kế cho hệ thống cáp/dầm 50 2.3 Tính toán căng cáp văng theo công nghệ căng tao 54 2.3.1 Trường hợp 1: Xét toán căng bó cáp có tao với diện tích mặt cắt tao 54 2.3.2 Trường hợp 2: Tổng quát xét cho n tao cáp 56 2.3.3 Thuật toán giải toán căng dây 57 2.4 Chương trình tính toán căng cáp văng 58 2.4.1 Mô đun file: 59 2.4.2 Mô đun Data: Khai báo số liệu đầu vào 59 2.4.3 Mô đun Analysis: Phân tích toán tính căng cáp tao 61 Chương Ứng dụng thuật toán tính toán căng cáp công trình cầu 63 3.1 Giới thiệu công trình cầu 63 3.2 Tính toán lực điều chỉnh bó cáp 64 3.3 Tính toán lực căng cho tao cáp 65 3.3.1 Tính toán căng cáp cho Bó cáp S18, tháp phía Đông 65 3.3.2 Tính toán căng cáp cho Bó cáp S9, tháp phía Tây 68 3.4 Một số nhận xét 71 Chương Kết luận hướng phát triển 72 4.1 Kết luận 72 4.1.1 Công nghệ căng cáp cầu dây văng 72 4.1.2 Mô hình làm việc cáp văng 72 4.1.3 Thuật toán tính toán căng cáp cầu dây văng 72 4.2 Hướng phát triển 72 4.2.1 Phân tích ứng xử cáp văng tác động gió 72 Tài liệu tham khảo 73 Phụ lục Error! Bookmark not defined Footer Page of 126 -2- Header Page of 126 HỆ THỐNG KÝ HIỆU T: Lực căng tao cáp; w: Trọng lượng cáp theo phương thẳng đứng; b x: Lực tác dụng lên cáp theo phương ngang;  : Góc nghiêng cáp so với phương nằm ngang; H: Hình chiếu lực T theo phương ngang; L: Khoảng cách điểm đầu điểm cuối cáp Lh: Chiều dài hình chiếu cáp; A: Diện tích bó cáp; fi: Diện tích tao cáp; h: Chiều dài đường tên; s: Chiều dài bị biến dạng cáp theo tim cáp; s0: Chiều dài ban đầu cáp theo tim cáp; E: Mô đun đàn hồi vật liệu làm cáp; Eeff: Mô đun đàn hồi tương đương cáp;  : Ứng suất bó cáp; k0: Độ cứng ban đầu dầm tháp ki: Độ cứng tao cáp P: Lực căng tổng cộng bó cáp Footer Page of 126 -3- Header Page of 126 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Công trình Cầu Bính lắp đặt dây văng từ bó cáp lớn Hình 1.2: Mô hình căng cáp tao Hình 1.3: Cấu tạo neo cáp phía dầm 11 Hình 1.4: Cấu tạo neo phía tháp 12 Hình 1.5: Hệ thống tời chuyên dụng hãng VSL 12 Hình 1.6: Mô hình căng cắp tao áp dụng cho cầu Kiển 13 Hình 1.7a: Cuộn cáp 13 Hình 1.7b: Lắp đặt tao cáp vào suốt 13 Hình 1.7c: Kéo suốt gán tao cáp vào bó cáp văng 13 Hình 1.7d: Lắp đầu cáp phía vào neo 13 Hình 1.8: Các nhân tố ảnh hưởng đến lực căng cáp 14 Hình 1.9: Mối quan hệ lực căng tổng thể cáp văng 14 số bó cáp căng 14 Hình 1.10: Dùng kích có đồng hồ đo lực để căng tao cáp 15 Hình 1.11: Cấu tạo kích có đồng hồ đo lực 15 Hình 1.12: Thiết bị đo lực căng hãng VSL 15 Hình 1.13: Cấu tạo tao cáp sử dụng cho cầu Bãi Cháy 20 Hình 1.14: Cấu tạo đầu neo cáp 20 Hình 1.15: Bảo vệ đầu neo trước lắp đặt 21 Hình 1.16: Cấu tạo đầu neo phía tháp phía dầm 21 Hình 1.17: Cấu tảo lớp bảo vệ bó cáp 22 Hình 1.18: Máy nối ống bảo vệ bó cáp 22 Hình 1.19: Chuẩn bị lắp đặt ống bảo vệ 22 Hình 1.20: Nâng lắp đặt ống bảo vệ bó cáp 23 Hình 1.21: Chuẩn bị tao cáp 23 Hình 1.22: Con xuốt để lắp đặt tao cáp 23 Hình 1.23: Tời kéo phục vụ lắp đặt tao cáp 24 Hình 1.24: Các đầu tao cáp giữ chặt phía tháp 24 Hình 1.25: Đầu tao cáp cắt máy cắt 24 Hình 1.26: Đầu tao cáp đưa vào ống giàn giáo 25 Hình 1.27: Các tao cáp đặt vào neo sẵn sàng cho việc căng kích 25 Hình 1.28: ISOTENSION Chair 25 Hình 1.29: Kích đơn 25 Hình 1.30: Trình tự căng cáp giá trị lực căng tao 25 Hình 1.31: Hệ thống ISOTENSION 25 Footer Page of 126 -4- Header Page of 126 Hình 1.32: Hệ thống ISOTENSION 26 Hình 1.33: Bảo vệ đầu neo 26 Hình 2.1: Một đơn vị đoạn cáp 29 Hình 2.2: Một đơn vị đoạn cáp hệ trục tọa độ 30 Hình 2.3: Một đoạn cáp có chiều dài L tự căng T 32 Hình 2.4:Đoạn cáp có chiều dài L 32 Hình 2.5:Đoạn cáp 33 Hình 2.6: Một đoạn cáp có chiều dài L tự căng T 34 Hình 2.7: Xét đoạn cáp AB chịu lực căng T 35 Hình 2.8: Một đoạn cáp có chiều dài L tự căng T đặt nghiêng 37 (trọng lượng thân w, chiếu lên AB wn) 37 Hình 2.9: Mô hình dầm hẫng 38 Hình 2.10: Mô hình dầm hẫng cáp đơn 39 Hình 2.11: Mô hình độ cứng tương đương dây xét cho dầm 39 Hình 2.12: Mô hình lò xo tương đương để tính toán cho dầm 40 Hình 2.13: Mô hình giải toán lò xo lương đương 40 Hình 2.14: Mô hình dầm 41 Hình 2.15: Mô hình dầm có lực F tác dụng 42 Hình 2.16: Mô hình dầm có lực F w tác dụng 42 Hình 2.17: Mô hình dầm thay lực F gối đàn hồi 43 Hình 2.18: Mô hình độ cứng tương đương dây xét cho dầm 46 Hình 2.19: Chiều dài đặc trưng cáp 48 Hình 2.20: Mô hình dầm chịu tác dụng b 49 Hình 2.21: Mô hình dầm chịu tác dụng P 49 Hình 2.22: Xét cho ½ dầm 50 Hình 2.23: Mô hình phần tử dầm + cáp 50 Hình 2.24: Mô hình phần tử dầm + lò xo tương đương 51 Hình 2.25: Giao diện chương trình tính toán căng cáp tao 59 Hình 2.26: Chi tiết mô đun file 59 Hình 2.27: Mô đun Data chương trình căng cáp tao 59 Hình 2.28: Khai báo thông số tính chất vật liệu 60 Hình 2.29: Khai báo thông số tính chất Cáp 61 Hình 2.30: Mô đun Analysis: Phân tích toán 61 Hình 2.31: Bảng kết toán 62 Hình 2.32: Kết biểu đồ đưa Excel 62 Footer Page of 126 -5- Header Page of 126 Hình 3.1: Sơ đồ cầu Kiền 64 Hình 3.2: Bảng khai báo thông số vật liệu cáp 65 Hình 3.3: Bảng khai báo thông số cáp 66 Hình 3.4: Sơ đồ tính độ cứng ban đầu kết cấu 66 Hình 3.5: Khi phân tích kết thúc 67 Hình 3.6: Kết toán 67 Hình 3.7: Kết toán chuyển sang File Excel 68 Hình 3.8: Bảng khai báo thông số vật liệu cáp 68 Hình 3.9: Bảng khai báo thông số cáp 69 Hình 3.10: Sơ đồ tính độ cứng ban đầu kết cấu 69 Hình 3.11: Khi phân tích kết thúc 70 Hình 3.12: Kết toán 70 Hình 3.13: Kết toán chuyển sang File Excel 71 Footer Page of 126 -6- Header Page of 126 PHẦN MỞ ĐẦU Công nghệ căng tao cáp dụng Việt Nam với việc tính toán thi công căng cáp nhà thầu nước thực hiện, vấn đề căng cáp tao ẩn số chưa biết, việc nghiên cứu công nghệ tính toán căng cáp công việc cần thiết tạo điều kiện cho việc phát triển cầu, đặc biệt cầu dây văng nhịp lớn Với lực căng bó cáp tính toán trình điều chỉnh nội lực theo giai đoạn thi công, tiến hành căng tao cáp, tao căng đến giá trị theo nguyên tắc lực căng tao cáp Lực căng bó cáp sau căng đạt giá trị tính toán Xem xét yếu tố ảnh hưởng đến trình tính toán căng cáp Cùng với nhu cầu xây dựng ngày nhiều công trình cầu lớn, cầu dây văng mà việc tính toán điều chỉnh dây giữ vai trò mấu chốt công nghệ thi công NỘI DUNG BÁO CÁO NÀY tập trung nghiên cứu mô hình dây văng giải toán tính toán căng cáp văng Phương pháp nghiên cứu: Dựa phương pháp phân tích lý thuyết, lập chương trình tính toán căng cáp văng theo công nghệ căng tao với mục tiêu đạt là: Tổng lực căng bó cáp lực căng yêu cầu, lực căng bó cáp Footer Page of 126 -7- Header Page of 126 Chương Tổng quan công nghệ căng cáp cầu dây văng 1.1 Khái niệm công tác căng cáp cầu dây văng Biện pháp căng cáp văng áp dụng cầu dây văng Việt Nam nước giới là: Dạng 1: Lắp đặt dây văng từ bó cáp lớn: Với dây văng làm từ bó cáp lớn cáp cứng, cáp kín, cáp có sợi song song thường sử dụng hệ neo đúc, neo VSL, neo Freyssinet Đặc điểm bó lớn neo gắn liền vào hai đầu dây, nên chiều dài căng chỉnh nhỏ, việc tính toán chiều dài cắt dây yêu cầu xác Bó dây lớn, chiều dài trọng lượng lớn, dây lại bị võng tác dụng trọng lượng thân Các bó lớn thường lắp đặt hệ giàn giáo đặc biệt dọc theo tuyến dây Có thể làm hệ giàn giáo cứng giàn giáo treo dây cáp, neo vào tháo cầu dầm chủ dạng thang dây Dựa vào giàn giáo, dùng tời múp để lắp neo thứ vào ổ trên, neo thứ hai lắp vào ổ nhờ kích đặc biệt có khả túm kéo dây để đưa neo vào ổ Sau lắp xong dây, dùng hệ kích đặc biệt để căng điều chỉnh nội lực Tuỳ theo cấu tạo, việc hãm neo thực nhờ nêm ốc hãm Trường hợp lắp dây văng lớn dài, để giảm độ võng dây cáp giàn giáo, bố trí thêm trụ đỡ dọc theo tuyến giàn giáo treo Việc chế tạo sẵn bó cáp có chiều dài tính toán trước trình thiết kế điều chỉnh nội lực Với chiều dài định tính toán trước vậy, thi công đảm bảo độ xác lực căng bó cáp với thiết kế Hình 1.1: Công trình Cầu Bính lắp đặt dây văng từ bó cáp lớn Kết đảm bảo trắc dọc biều đồ mô men hợp lý mục tiêu trình điều chỉnh nội lực Footer Page of 126 -8- Header Page of 126 Dạng 2: Lắp đặt dây văng từ tao cáp bẩy sợi (tao đơn) Sử dụng tao cáp sợi dùng hệ neo kẹp ba mảnh hình nêm để cấu tạo nên dây văng tạo thuận tiện cho việc lắp đặt dây văng Mỗi bó dây gồm nhiều tao cáp sợi đặt song song, tao neo riêng vào lỗ ổ neo, nên tao cáp lắp đặt riêng sợi Mỗi tao cáp gồm sợi nhỏ, trọng lượng nhẹ nên lắp trực tiếp không cần giàn giáo, hệ neo kẹp không cần chế tạo đầu neo trước hai đầu, nên dây không cần cắt xác mà cắt dài tuỳ ý, việc xỏ dây có độ dài lớn qua neo đơn giản Các tao cáp lắp sợi một, thông thường lắp đầu trước, đầu sau, lắp xong tao tiến hành căng sơ chỉnh đóng neo tao Khi căng tao sau cần xét ảnh hưởng mát ứng suất cuả tao trước nhằm tạo lực căng đồng tao Sau căng tất căng tao việc vi chỉnh tiến hành cách căng bó Việc khống chế lực căng tao tạo lực đồng sợi áp dụng công nghệ căng đơn Freyssinet Lực căng tao bó cần theo dẫn thiết kế (Báo cáo nàysẽ tập trung nghiên cứu tính toán thiết kế lực căng tao) Việc khống chế lực căng thực tế bó cáp thực nhiều cách để kiểm tra kết Các biện pháp định lượng lực căng sau: Theo số lực kích, độ dãn dài bó cáp căng, gắn sensor đo lực bó dây Các sensor thông báo kết thay đổi nội lực bó kéo trước căng bó sau, đồng thời cho biết thay đổi nội lực dây căng điều chỉnh nội lực Hình 1.2: Mô hình căng cáp tao Với lực căng bó cáp tính toán trình điều chỉnh nội lực theo giai đoạn thi công, tiến hành căng tao cáp, tao căng Footer Page of 126 -9- Header Page 10 of 126 đến giá trị theo nguyên tắc lực căng tao cáp Lực căng bó cáp sau căng đạt giá trị tính toán 1.2 Một số công nghệ căng cáp cầu dây văng Việt Nam 1.2.1 Công nghệ căng cáp văng cầu Kiền 1.2.1.1 Vị trí Cầu Kiền, lý trình Km20+1,986, nằm Quốc lộ 10, thuộc đoạn Ninh Bình đến Bí Chợ, vượt qua sông Cấm, thuộc thành phố Hải Phòng 1.2.1.2 Tiêu chuẩn Kỹ thuật Cầu thiết kế vĩnh cửu theo tiêu chuẩn AASHTO 1996 Tải trọng thiết kế :1,25.HS20-44 Khổ cầu K10,5 +  1,5m Độ dốc dọc 4% phần cầu dẫn, theo đường cong R = 3000m phần cầu Độ dốc ngang cầu 2% Khổ thông thuyền B xH = 80 x 25 (m) Mực nước thiết kế: H1% = 2,5m H5% = 2,28m Cầu thiết kế theo Tiêu chuẩn 22TCN 18-79 1.2.1.3 Phương án kết cấu Cầu có tổng chiều dài 1186 m (tính khoảng cách hai tường đầu mố) với phần cầu dẫn bên dài 408m phần cầu dài 370m Cầu có sơ đồ: (85 + 200m + 85)m liên tục, gồm trụ tháp Dầm chủ phần cầu chính: Dầm liên tục nhịp, bố trí mặt phẳng dây văng Dầm dạng hộp khoang Tại mặt cắt trụ có tổng chiều rộng 15,1m Tại mặt cắt nhịp 16,7m Trụ tháp: Gồm hai trụ tháp có chiều cao tính từ đáy kết cấu nhịp 51,5m, tính từ mặt cắt bệ móng 79,5m Trụ tháp BTCT có phần từ đỉnh bệ móng đến đáy kết cấu nhịp dạng đặc Phần chia làm nhánh để neo mặt phẳng cáp, nhánh rộng 2m theo phương ngang cầu, 2,5m theo phương dọc cầu, cách 8m vị trí đỉnh tháp Hai nhánh liên kết với dầm ngang có chiều rộng 10,55m Trụ tháp đặt bệ móng có kích thước 26x20,5x4,5 (m) đặt 20 cọc khoan nhồi L = 30,5m có đường kính D = 2m Dây văng Footer Page 10 of 126 -10- Header Page 59 of 126 2.4.1 Mô đun file: Hình 2.26: Chi tiết mô đun file Hình 2.25: Giao diện chương trình tính toán căng cáp tao Bao gồm: New: Khởi tạo chương; Open: Để mở chương trình tính toán thiết lập từ trước; Save: Để ghi thành file chương trình tính toán; Print: In ấn kết quả; Exit: Để thoát chương trình tính toán 2.4.2 Mô đun Data: Khai báo số liệu đầu vào Hình 2.27: Mô đun Data chương trình căng cáp tao Data / Material: Khai báo tính chất vật liệu làm cáp văng + Name: Tên vật liệu + Type: Lựa chọn khai báo vật liệu: Footer Page 59 of 126 User Defined: Người dùng tự khai Standard: Dùng vật liệu có sẵn -59- Header Page 60 of 126 + Modunlus of Elasticity: Mô đun đàn hồi vật liệu (kN/m2) + Poission’s Ratio: Hệ số Poát xông +Thermal Confficient: Hệ số dãn nở nhiệt + Weight Density: Trọng lượng riêng vật liệu (kN/m3) Hình 2.28: Khai báo thông số tính chất vật liệu Data / Cable Properties: Khai báo tính chất cáp + Name: Tên Cáp + Material: Vật liệu làm cáp ( lựa chọn tên vật liệu khai báo phần Data / Material ) + Number of Strands: Số lượng tao cáp sử dụng cho bó cáp + Diameter of Strand: Đường kính tao cáp sử dụng + Length: Chiều dài bó cáp + Angle to girder: Góc nghiêng cáp so với mặt phẳng nằm ngang + Total Force: Lực căng bó cáp (kN) + First Stiffness: Độ cứng ban đầu (kN/m), độ cứng tháp dầm Footer Page 60 of 126 -60- Header Page 61 of 126 Hình 2.29: Khai báo thông số tính chất Cáp 2.4.3 Mô đun Analysis: Phân tích toán tính căng cáp tao Analysis / One Cable Analysis: Phân tích cho tao cáp Analysis / All Cables Analysis: Phân tích cho toàn tao cáp Hình 2.30: Mô đun Analysis: Phân tích toán Analysis / Result Table: Bảng kết toán Footer Page 61 of 126 Export to Text Xuất sang file Text Export to Excel: Xuất sang Excel Show values: Chỉ giá trị biểu đồ -61- Header Page 62 of 126 Hình 2.31: Bảng kết toán Hình 2.32: Kết biểu đồ đưa Excel Footer Page 62 of 126 -62- Header Page 63 of 126 Chương Ứng dụng thuật toán tính toán căng cáp công trình cầu 3.1 Giới thiệu công trình cầu Tiến hành tính toán thử cho công trình cầu Kiền – Hải Phòng: Vị trí: Cầu Kiền, lý trình Km20+1,986, nằm Quốc lộ 10, thuộc đoạn Ninh Bình đến Bí Chợ, vượt qua sông Cấm, thuộc thành phố Hải Phòng Tiêu chuẩn Kỹ thuật Cầu thiết kế vĩnh cửu theo tiêu chuẩn AASHTO 1996 Tải trọng thiết kế :1,25.HS20-44 Khổ cầu K10,5 +  1,5m Độ dốc dọc 4% phần cầu dẫn, theo đường cong R = 3000m phần cầu Độ dốc ngang cầu 2% Khổ thông thuyền B xH = 80 x 25 (m) Mực nước thiết kế: H1% = 2,5m H5% = 2,28m Cầu thiết kế theo Tiêu chuẩn 22TCN 18-79 Phương án kết cấu Cầu có tổng chiều dài 1186 m (tính khoảng cách hai tường đầu mố) với phần cầu dẫn bên dài 408m phần cầu dài 370m Cầu có sơ đồ: (85 + 200m + 85)m liên tục, gồm trụ tháp Dầm chủ phần cầu chính: Dầm liên tục nhịp, bố trí mặt phẳng dây văng Dầm dạng hộp khoang Tại mặt cắt trụ có tổng chiều rộng 15,1m Tại mặt cắt nhịp 16,7m Trụ tháp Gồm hai trụ tháp có chiều cao tính từ đáy kết cấu nhịp 51,5m, tính từ mặt cắt bệ móng 79,5m Trụ tháp BTCT có phần từ đỉnh bệ móng đến đáy kết cấu nhịp dạng đặc Phần chia làm nhánh để neo mặt phẳng cáp, nhánh rộng 2m theo phương ngang cầu, 2,5m theo phương dọc cầu, cách 8m vị trí đỉnh tháp Hai nhánh liên kết với dầm ngang có chiều rộng 10,55m Trụ tháp đặt bệ móng có kích thước 26x20,5x4,5 (m) đặt 20 cọc khoan nhồi L = 30,5m có đường kính D = 2m Dây văng Dây văng sử dụng loại bó cáp gồm tao 15,2mm hãng VSL, gồm 36 dây bố trí thành mặt phẳng dàn dây dạng hỗn hợp Khoảng cách đầu neo vị trí trụ tháp 4m vị trí liên kết với dầm nhịp biên 8,5m nhịp 10m Footer Page 63 of 126 -63- Header Page 64 of 126 3.2 Tính toán lực điều chỉnh bó cáp Công trình cầu Kiền xây dựng lực điều chỉnh bó cáp tính toán trình thiết kế điều chỉnh nội lực Ở đồ án không đề cập đến vấn đề tính toán điều chỉnh nội lực mà sử dụng kết toán điều chỉnh nội lực, cụ thể lực căng cuối bó cáp trình thi công S1 S18 S18 S1 Hình 3.1: Sơ đồ cầu Kiền Bảng 3.1: Giá trị lực căng bó cáp cầu Kiền Các giá trị in đậm giá trị lực căng tổng thể bó cáp tương ứng Tháp phía Đôn g 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 48S15 42S15 37S15 37S15 37S15 37S15 37S15 37S15 37S15 37S15 37S15 37S15 37S15 37S15 42S15 42S15 37S15 37S15 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17 S18 S9,10 Lực căng cáp CASE-6-6 2117 1908 S9,10 Điều chỉnh lần CASE-8-6 S8,11 Lực căng cáp 1097 1413 CASE-10-6 2853 3073 S8,11 Điều chỉnh lần CASE-12-6 2273 2024 S7,12 Lực căng cáp CASE-14-6 2435 2746 S7,12 Điều chỉnh lần CASE-16-6 2751 2132 S6,13 Lực căng cáp CASE-18-6 2972 S6,13 Điều chỉnh lần CASE-20-6 2917 2842 2193 S9,10 Điều chỉnh lần CASE-21-8 S5,14 Lực căng cáp -1474 -2638 CASE-22-6 2956 S5,14 Điều chỉnh lần CASE-24-6 3065 2927 2241 S8,11 Điều chỉnh lần CASE-25-8 S4,15 Lực căng cáp -1408 CASE-26-6 2993 S4,15 Điều chỉnh lần CASE-28-6 3131 2781 2358 S7,12 Điều chỉnh lần CASE-29-8 S3,16 Lực căng cáp -1499 CASE-30-6 3042 S3,16 Điều chỉnh lần CASE-32-6 3220 S6,13 Điều chỉnh lần CASE-33-8 -2682 -2720 2931 2346 -2506 -3459 S2,17 Lắp đặt cáp CASE-34-1 S2,17 Lực căng cáp CASE-34-6 2686 3238 S2,17 Điều chỉnh lần CASE-36-6 3233 2566 S1,18 Lực căng cáp CASE-38-6 Điều chỉnh lần CASE-43 Điều chỉnh lần CASE-49 619 6294 1957 -2088 1464 501 1456 3267 1407 1460 1467 3967 4574 2509 2311 1649 -2280 -108 2963 2386 3191 1504 -1338 -2864 -2289 -763 -4331 1010 925 3094 57 -1148 1467 Tháp phía Tây 3018 3017 3016 3015 3014 3013 3012 3011 3010 3009 3008 3007 3006 3005 3004 3003 3002 3001 37S15 37S15 42S15 42S15 37S15 37S15 37S15 37S15 37S15 37S15 37S15 37S15 37S15 37S15 37S15 37S15 42S15 48S15 S18 S17 S16 S15 S14 S13 S12 S11 S10 S9 S8 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 Footer Page 64 of 126 -64- Header Page 65 of 126 S9,10 Lực căng cáp CASE-6-6 S9,10 Điều chỉnh lần CASE-8-6 S8,11 Lực căng cáp CASE-10-6 3073 2853 S8,11 Điều chỉnh lần CASE-12-6 2024 2273 S7,12 Lực căng cáp CASE-14-6 2746 2435 S7,12 Điều chỉnh lần CASE-16-6 2132 2751 S6,13 Lực căng cáp CASE-18-6 2842 S6,13 Điều chỉnh lần CASE-20-6 2193 S9,10 Điều chỉnh lần CASE-21-8 1908 2117 1413 1097 2972 2917 -2638 -1474 S5,14 Lực căng cáp CASE-22-6 2927 S5,14 Điều chỉnh lần CASE-24-6 2241 S8,11 Điều chỉnh lần CASE-25-8 2956 3065 -2682 S4,15 Lực căng cáp CASE-26-6 2781 S4,15 Điều chỉnh lần CASE-28-6 2358 S7,12 Điều chỉnh lần CASE-29-8 -1408 2993 3131 -2720 S3,16 Lực căng cáp CASE-30-6 2931 S3,16 Điều chỉnh lần CASE-32-6 2346 S6,13 Điều chỉnh lần CASE-33-8 -1499 3042 3220 -3459 -2506 S2,17 Lắp đặt cáp CASE-34-1 S2,17 Lực căng cáp CASE-34-6 3238 2686 S2,17 Điều chỉnh lần CASE-36-6 2566 3233 S1,18 Lực căng cáp CASE-38-6 1407 Điều chỉnh lần Điều chỉnh lần CASE-43 CASE-49 3094 925 1505 -1118 619 -2280 1649 2311 2509 4574 3967 1467 1460 70 993 -4387 -866 -2444 -3091 -1619 1771 3428 2543 3059 -2088 1957 6294 -59 3288 1468 492 1436 3.3 Tính toán lực căng cho tao cáp 3.3.1 Tính toán căng cáp cho Bó cáp S18, tháp phía Đông - Các thông số vật liệu: + Tên vật liệu: Thép + Mô đun đàn hồi: + Hệ số Poát xông: + Trọng lượng thân: 210000000 kN/m2 0.3 78,5 kN/m3 Hình 3.2: Bảng khai báo thông số vật liệu cáp - Các thông số cáp + Tên cáp + Vật liệu: Thép + Số lượng tao bó: Footer Page 65 of 126 37 tao -65- Header Page 66 of 126 + Loại tao cáp sử dụng: + Chiều dài bó cáp: + Góc cáp so với phương nằm ngang: + Tổng lực căng: + Độ cứng ban đầu: 15,2 mm 105 m 230 1407 kN 2917 kN/m Hình 3.3: Bảng khai báo thông số cáp Độ cứng ban đầu (First Stiffness) tính toán nhờ chương trình tính toán (hình 3.4): + Mô hình kết cấu nhờ chương trình Sap Mídas + Với kết cấu cho lực đơn vị P=1 tác dụng vị trí tháp dầm theo phương dọc trục dây + Xác định chuyển vị tương đối  tháp dầm (theo phương trục dây) + Độ cứng theo ban đầu k0 = 1/ Hình 3.4: Sơ đồ tính độ cứng ban đầu kết cấu Footer Page 66 of 126 -66- Header Page 67 of 126 - Phân tích toán: Analysis/One Cable Analysis/ Hình 3.5: Khi phân tích kết thúc - Kết toán: Analysis/Result table Kết toán bao gồm trình tự căng tao cáp giá trị tương ứng lần căng Hình 3.6: Kết toán Footer Page 67 of 126 -67- Header Page 68 of 126 Hình 3.7: Kết toán chuyển sang File Excel 3.3.2 Tính toán căng cáp cho Bó cáp S9, tháp phía Tây - Các thông số vật liệu: + Tên vật liệu: Thép + Mô đun đàn hồi: + Hệ số Poát xông: + Trọng lượng thân: 210000000 kN/m2 0.3 78,5 kN/m3 Hình 3.8: Bảng khai báo thông số vật liệu cáp - Các thông số cáp + Tên cáp + Vật liệu: Thép + Số lượng tao bó: + Loại tao cáp sử dụng: Footer Page 68 of 126 37 tao 15,2 mm -68- Header Page 69 of 126 + Chiều dài bó cáp: + Góc cáp so với phương nằm ngang: + Tổng lực căng: + Độ cứng ban đầu: 20.4 m 450 1908 kN 4342 kN/m Hình 3.9: Bảng khai báo thông số cáp Độ cứng ban đầu (First Stiffness) tính toán nhờ chương trình tính toán (hình 3.4): + Mô hình kết cấu nhờ chương trình Sap Mídas + Với kết cấu cho lực đơn vị P=1 tác dụng vị trí tháp dầm theo phương dọc trục dây + Xác định chuyển vị tương đối  tháp dầm (theo phương trục dây) + Độ cứng theo ban đầu k0 = 1/ Hình 3.10: Sơ đồ tính độ cứng ban đầu kết cấu - Phân tích toán: Analysis/One Cable Analysis/ Footer Page 69 of 126 -69- Header Page 70 of 126 Hình 3.11: Khi phân tích kết thúc - Kết toán: Analysis/Result table Kết toán bao gồm trình tự căng tao cáp giá trị tương ứng lần căng Hình 3.12: Kết toán Footer Page 70 of 126 -70- Header Page 71 of 126 Hình 3.13: Kết toán chuyển sang File Excel 3.4 Một số nhận xét Với công nghệ căng tao cáp với lực căng cuối dây văng tính toán lực căng tao ứng với lần căng để đạt lực căng cuối dây văng lực căng tính toán Nguyên lý toán căng dây đầu với giá trị, căng dây thứ hai với lực căng cho đảm bảo lực căng hai dây nhau, dây thứ ba tiến hành căng để lực căng ba tao cáp Đương nhiên lực căng tao căng trước giảm dần căng tao Cứ căng đến dây thứ n toàn lực căng tao cáp giá trị lực căng cuối dây văng Trong trình tính toán nhân tố ảnh hưởng đến kết tính là: Độ cứng tháp dầm, độ chùng dây, ảnh hưởng nhiệt độ ảnh hưởng gió trình thi công Footer Page 71 of 126 -71- Header Page 72 of 126 Chương Kết luận hướng phát triển 4.1 Kết luận Cùng với nhu cầu xây dựng ngày nhiều công trình cầu lớn, cầu dây văng mà việc tính toán điều chỉnh dây giữ vai trò mấu chốt công nghệ thi công Báo cáo tập trung nghiên cứu mô hình dây văng giải toán tính toán căng cáp văng 4.1.1 Công nghệ căng cáp cầu dây văng Báo cáo phân tích đánh giá số công nghệ căng cáp cầu dây văng ứng dụng Việt Nam giới Trong công trình cầu lớn công nghệ căng cáp theo tao thể nhiều ưu điểm ứng dụng phổ biến 4.1.2 Mô hình làm việc cáp văng Xác định ứng xử dây văng công việc quan trọng phân tính tính toán kết cấu cầu dây Hiện có nhiều mô hình làm việc cáp văng phát triển mà số là: Mô hình cáp đơn có độ cứng tiếp tuyến tương đương với trường hợp cáp đặt nghiêng, mô hình dạng dầm với cáp đơn sử dụng gối lò xo tương đương, mô hình dầm làm việc cáp dầm trền đàn hồi Với toán tính toán căng cáp tao đồ án dùng kết hợp mô hinh nói 4.1.3 Thuật toán tính toán căng cáp cầu dây văng Điểm bật Báo cáo xây dựng thuật toán tính toán căng cáp cầu dây văng theo công nghệ căng tao Báo cáo phân tích chi tiết lời giải đề xuất thuật toán phát triển chương trình tính toán minh hoạ Thuật toán sau ứng dụng cho công trình cầu cụ thể thi công cho kết tích cực 4.2 Hướng phát triển 4.2.1 Phân tích ứng xử cáp văng tác động gió Mặc dù Báo cáo xây dựng thuật toán tổng quát cho việc tính toán căng cáp văng theo công nghệ căng tao, nhiên việc phân tích ứng xử tổng thể cáp văng chưa xét tác động gió trình thi công Xác định đánh giá ảnh hưởng gió động trình căng kéo điều chỉnh cáp văng làm xác kết tính toán phản ánh đắn làm việc thực tế công trình cầu Footer Page 72 of 126 -72- Header Page 73 of 126 Tài liệu tham khảo [1] Lê Đình Tâm, Cầu Dây Văng, Nhà xuất xây dựng, năm 2000 [2] Gunnar Tibert, Numerical Analyses of Cable Roof Structures, TRITA-BKN Bullentin 46, 1999 [3] Freyssinet Company, Freyssinet HD Stay cables Document, B.P 135 - 78148 Vélizy Cedex – France [4] St.Louis, Application of Aerodynamic Design Guidelines to Application of Aerodynamic Design Guidelines to Recent Cable Stay Bridges, 2006 [5] Benoît LECINQ and Jérôme STUBLER, Freyssinet High Performance Stay Cable System, Freyssinet International [6] Cable Stays Recommendations of French Interministerial Commission on Prestressing (Edition June 2002 in English) [7] NF A 35-035 (Edition 2001), Hot Dip Zinc or Zinc-Aluminium Coated Prestressing Smooth Wires and 7-Wire Strands [8] Tài liệu thiết kế thi công công trình cầu: Cầu Mỹ Thuận, Cầu Bính Cầu Kiền, Cầu Bãi Cháy [9] Manabu Ito, Yozo Fujino, Toshio Miyata, Nobuyuki Narita, Cable - stayed bridges recent developments and their future, Amstardam - London - New York - Tokyo, 1991 [10] Podolny, W and Scalmi, J., Contruction and Design of Cable-Stayed Bridge, John Wiley & Sons New York, 1983 [11] Fujisawa, N and Tomo, H., Computer-aided cable adjustment of cablestayed bridge, IABSE Proc., P-92/85, 1985 [12] J.N Reddy, An introduction to the finite element method, McGrow Hill, Intenational Edittion, 1991 [13] Lidstrom, T., Finite Element Modelling Supported by Object Oriented Methods Licentiate Thesis, 1993 [14] An Innovative Multidisciplinary, Response to a Construction Challenge Adjustment of the Rion-Antirion Cable-Stayed Bridge:, G BAECHLER and J OLSFORS, France Footer Page 73 of 126 -73- ... bng nhau, tip theo l dõy th ba tin hnh cng lc cng ba tao cỏp bng ng nhiờn l lc cng cỏc tao ó c cng trc s gim dn cng cỏc tao tip theo C nh vy cng n dõy th n thỡ ton b lc cng cỏc tao cỏp s bng... cỏp ó c tớnh toỏn quỏ trỡnh iu chnh ni lc theo tng giai on thi cụng, tin hnh cng tng tao cỏp, mi tao s c cng n mt giỏ tr no ú theo nguyờn tc lc cng tng tao cỏp l bng Lc cng ca c bú cỏp sau cng... vng t cỏc tao cỏp by si (tao n) S dng tao cỏp si v dựng h neo kp ba mnh hỡnh nờm cu to nờn cỏc dõy vng to thun tin cho vic lp t dõy vng Mi bú dõy gm nhiu tao cỏp si t song song, mi tao c neo