Phân tích cầu dầm đúc trên đà giáo cố định giai đoạn thi công mô hình thư viện Wizrad

Hướng dẫn nâng cao Phân tích thi cơng dạng cầu MSS sử dụng chức mơ hình Wizard Civil MỤC LỤC Kích thước mặt cắt chung cầu Trình tự thi cơng phương pháp MSS Tính chất vật liệu ứng suất cho phép Tải trọng Nhập thông số mặt cắt cho dầm hộp PSC 10 Nhập vị trí đặt cáp DUL 14 Khai báo bước thi công 19 Nhập tải trọng thi công 21 Khai báo liên kết đặc tính vật liệu theo thời gian 29 Kiểm tra kết phân tích 35 Kiểm tra ứng suất nội lực thông qua đồ thị 36 Kiểm tra mát ứng suất 42 Kiểm tra tọa độ cáp 43 Kiểm tra độ giãn dài cáp 44 Kiểm tra nội lực kết cấu qua tổ hợp tải trọng 45 Construction Stage Analysis of MSS using the Wizard Tóm tắt Hai phương pháp thi công, MSS (Movable Scaffolding System _ Phương pháp đúc hệ thống đà giáo di động) FSM (Full Staging Method – Phương pháp đúc đà giáo cố định) sử dụng để thi công nhịp cho dạng cầu dầm hộp bê tông ứng suất trước _ PSC Trong phương pháp MSS, bê tông đổ vào khn lắp sẵn Vì thế, sử dụng giằng chống đỡ tạm thời hệ cột chống không cần thiết Hơn nữa, sử dụng phương pháp MSS, khơng gian phía cầu qua sơng qua đường có sẵn sử dụng mà khơng bị che khuất Hệ thống kết cấu cầu PSC sử dụng phương pháp thi công MSS hay FSM thay đổi giai đoạn xây dựng Vì thế, việc phân tích kết cấu nên thực tùng giai đoạn, độ ổn định mặt cắt phải kiểm tra giai đoạn Để xem xét đặc tính bê tơng thay đổi theo thời gian độ tự chùng cáp dự ứng lực cách xác, kết phân tích tích qua bước thi cơng trước tính cho bước thi cơng Trong hướng dẫn này, quy trình để thực phân tích cầu PSC theo bước thi cơng sử dụng phương pháp MSS trình bày thảo luận Kết phân tích mát ứng suất, độ võng nội lực mặt cắt bước thi cơng xem xét Hình Mơ hình phân tích (tại giao đoạn hồn thiện) ADVANCED APPLICATIONS Kích thước mặt cắt chung cầu Mơ tả chung mơ hình phân tích sau: Loại cầu: Cầu dầm hộp PSC 11 nhịp liên tục (MSS) Chiều dài cầu: L = 10@50.000 = 500.000 m Bề rộng mặt cầu: B = 12.600 m (2 làn) Độ nghiêng: khơng Bán kính ngang: R = 2380.000 m C Girder L 거 더 중 심 Hình Mặt cắt chung Girder C L 거 더 중 심 Hình Mặt cắt khe nối thi công Construction Stage Analysis of MSS using the Wizard Trình tự thi cơng phương pháp MSS Trình tự thi cơng phương pháp MSS sau: Hình Trình tự thi cơng Trong phân tích thi cơng sử dụng MSS, trình tự thi cơng minh họa phía cần tuân thủ xác Trong phân tích thi cơng, bước thi cơng xác định thơng qua việc kích hoạt/ ngưng kích hoạt nhóm kết cấu, nhóm điều kiện biên nhóm tải trọng (Structure Groups, Boundary Groups and Load Groups) Quy trình thực phân tích thi cơng sử dụng phương pháp MSS tóm tắt thành bước phía Các bước từ tới thực tự động người dùng sử dụng chức mô hình theo mẫu _ MSS Bridge Wizard 10 11 Định nghĩa tính chất vật liệu mặt cắt Mơ hình kết cấu Định nghĩa xếp nhóm kết cấu _ Structure Group Định nghĩa xếp nhóm điều kiện biên _ Boundary Group Định nghĩa nhóm tải trọng _ Load Group Tải trọng đầu vào Bố trí cáp Dự ứng lực căng trước Định nghĩa liên kết tính chất vật liệu theo thời gian Thực phân tích kết cấu Xem xét kết đầu ADVANCED APPLICATIONS Tính chất vật liệu ứng suất cho phép  Bê tông cho kết cấu phần ASTM Grade C6000  Cáp DUL -Φ15.2 mm (0.6˝strand) Cường độ đàn hồi: fpy = 1600000 kN/m2 Cường độ cực hạn: fpu = 1900000 kN/m2 Mô đun đàn hồi: E = 2.0 x 108 kN/m2 Ứng suất trước: fpi=0.7fpu=1330000 kN/m2 Độ trượt neo: s  mm Hệ số ma sát:   0.30 / rad Hệ số dao động/ lắc lư: k  0.006 / m Tải trọng  Tĩnh tải Tài trọng thân - Self-weight Nhập Self-weight Đặt thêm tĩnh tải w=38.00 kN/m  Ứng suất Cáp (φ15.2 mm×22 (φ0.6˝- 22)) Diện tích: Au = 1.387 × 22 = 30.514 cm2 Kích cỡ ống cáp: 110/113 mm DUL trước: Kích cường độ kéo lên 70% fpj = 0.7 fpu = 1330000 kN/m2 Pi = Au × fpj = 4058.362 kN Chương trình tự động tính tốn mát ứng suất DUL sau tính mát ứng suất ban đầu Mất mát ma sát: P( X )  P0  e  (  kL )   0.30 , k  0.006 Mất mát độ trượt neo: I c  mm Mất mát co ngót đàn hồi: PE  fP  A SP Mất mát cuối (được tính tốn tự động Chương trình) Độ tự chùng Mất mát co ngót từ biến  Co ngót từ biến Xi măng: loại thường Tuổi bê tông tải trọng dài hạn hoạt động: tc = ngày Tuổi bê tông bê tông không che phủ: tc = ngày Construction Stage Analysis of MSS using the Wizard Độ ẩm tương đối: RH = 70 % Nhiệt độ bảo dưỡng bê tông: T  20 C Tiêu chuẩn áp dụng: CEB-FIP Hệ số từ biến: tự động tính Chương trình Hệ số co ngót: tự động tính Chương trình  Phản lực phía sau mặt cắt dầm Giả thiết phản lực vào phía sau mặt cắt dầm gây tĩnh tải đà giáo di động _ MSS sau: P = 4000 kN Vị trí: m từ khe nối thi cơng Ngồi ra, chương trình tự động tính tốn phản lực gây tải trọng thân bê tông ướt ADVANCED APPLICATIONS Cài đặt môi trường làm việc Để thực phân tích thi cơng, người dùng mở file ( lưu file với tên ‘MSS’ ( Save) New Project) Và gán hệ thống đơn vị ‘kN’ ‘m’ Hệ đơn vị thay đổi theo ý muốn người dùng Nh n bi u t ng - Hệ đơn vị thay đổi cách nhấn vào nút lựa chọn ( ) trạng thái phí hình New Project Save (MSS) Tools / Unit System Chi u dài> m; L c (Kh i l ng)>kN (ton)  Hình Gán hệ đơn vị Construction Stage Analysis of MSS using the Wizard Khai báo tính chất vật liệu Mặt cắt dầm hộp PSC khai báo hộp thoại MSS Wizard, không cần phải khai báo riêng rẽ Khai báo đặc tính vật liệu cho dầm cáp cho dạng cầu dầm hộp PSC Properties / Material Properties Type of Design>Concrete; Standard>ASTM(RC) DB>Grade C6000 sẽ thuận tiện sử dụng nút người dùng khai báo lúc nhiều liệu  Name (Tendon); Type of Design>User Defined; Standard>None Analysis Data Modulus of Elasticity (2.0e8)  Hình Hộp thoại nhập liệu vật liệu ADVANCED APPLICATIONS Mơ hình kết cấu sử dụng mơ hình có sẵn_MSS Bridge Wizard Thực mơ hình MSS Bridge sử dụng tính mơ hình có sẵn MSS Bridge Wizard MSS Bridge Wizard bao gồm tab khai báo – Model, Section Tendon Nhập liệu mơ hình Movable Scaffolding Reaction phản lực có tải trọng đà giáo di chuyển dầm ngang phía sau MSS Bridge Wizard FSM Bridge Wizards tự động kiến tạo mơ hình bước thi công tương ứng cho dạng cầu MSS FSM Sự khác phân tích thi cơng hai phương pháp MSS FSM cách hỗ trợ đặt tải trọng bê tông ướt tải trọng thân ván khuôn lên kết cấu Trong phương pháp thi công FSM, tải trọng bê tông ướt tải trọng thân ván khuôn hỗ trợ hệ chống thi cơng dầm cầu hộp PSC, dầm khơng bị ảnh hưởng loại tải trọng Mặt khác, phương pháp thi công MSS, khối lượng bê tông ướt tải trọng thân ván khuôn chuyển đến phần chìa thi cơng thơng qua ngang phía sau Điều ngăn cản độ lệch không cân khe nối thi cơng Sự khác biệt MSS FSM tóm tắt thành”khối lượng bê tơng ướt tải trọng thân ván khuôn hỗ trợ trình thi cơng hình thành dạng phương pháp thi công” Nếu người dùng lựa chọn chức MSS Bridge Wizard nhập phản lực đà giáo-Movable Scaffolding Reaction, phản lực tự động tính nhập vào mơ loại tải trọng thi công Rear Cross Beam 0.2 x L 0.2 x L Tính tốn phản khối lượng tơng 굳지 lực 않은gây 콘크리트의 자중에 의한 bê 반력 계산ướt Rc Rc + MSS MSS 거더 반력과 굳지 않은 콘크리트의 자중에 반력을 재하 MSS tải Phản lực의한 tải trọng trọng bê tơng ướt Hình Phản lực hoạt động Rear Cross Beam ADVANCED APPLICATIONS Liên kết thuộc tính vật liệu theo thời gian tương ứng với thuộc tính vật liệu Properties / /Time Dependent Material Link Time Dependent Material Type Creep/Shrinkage>Creep&Shrinkage Comp Strength>Comp.Strength Select Material for Assign Materials>1:Grade C6000 Selected Materials Hình 30 Liên kết đặc tính vật liệu theo thời gian 32 Construction Stage Analysis of MSS using the Wizard Khi khai báo h (Kích thước danh định cấu kiện) sử dụng hộp thoại Change Element Dependent Material Property, giá trị h khai báo mục Time Dependent Material bị bỏ qua Khi hệ số co ngót từ biến phần tử tính tốn thơng qua tính Change Element Dependent Material Property Nếu người dùng lựa chọn mục Auto Calculate, kích thước danh định mặt cắt tính tự động áp dụng để tính tốn ln hệ số co ngót từ biến Nếu lựa chọn mục Input, hệ số co ngót từ biến tính tốn từ giá trị xác định Properties/ Change Element Dependent Material Property Select all Option>Add/Replace Element Dependent Material  Notational Size of Member>Auto Calculate ; CEB-FIP  Hình 31 Nhập kích thước danh định cấu kiện 33 ADVANCED APPLICATIONS Thực phân tích kết cấu Sau hồn thành việc mơ hình kết cấu khai báo giai đoạn thi công, lựa chọn tính xem xét đặc tính vật liệu theo thời gian mát ứng suất cáp gây tượng co ngắn đàn hồi Người dùng xác định điều kiện hội tự từ biến số vòng lặp Analysis / Construction Stage Analysis Control Final Stage>Last Stage Analysis Option>Include Time Dependent Effect (on) Time Dependent Effect Creep Shrinkage (on) Type>Creep & Shrinkage Nếu bật kiểm tra Auto Time Step Generation for Large Time Gap, bước thời gian bổ sung tạo tự động với thời gian dài để xem xét xác ảnh hưởng Convergence for Creep Iteration Number of Iterations (5) ; Tolerance (0.01) Auto Time Step Generation for Large Time Gap (on)  Tendon Tension Loss Effect (Creep & Shrinkage) (on) Variation of Comp Strength (on) Tendon Tension Loss Effect (Elastic Shortening) (on) Beam Section Property Changes > Change with Tendon (on) Save Output of Current Stage (Beam/Truss) (on)  34 Construction Stage Analysis of MSS using the Wizard Hình 32 Xác định điều kiện phân tích thi cơng Bây giờ, liệu hoàn thiện, thực phân tích kết cấu Analysis / Perform Analysis 35 ADVANCED APPLICATIONS Kiểm tra kết phân tích Tham chiếu hướng dẫn Online Results > Bridge Girder Diagrams Tham chiếu hướng dẫn Online Results > Stage/Step History Graph Có hai cách để kiểm tra kết phân tích từ tốn thi cơng Một kiểm tra ggg suất chuyển vị cộng dồn tất phần tử giai đoạn thi công cụ, cách lại kiểm tra thay đổi ứng suất chuyển vị phần tử cụ thể xét bước thi công liền kề Hay theo cách khác, kết phân tích kiểm tra thông qua định dạng đồ thị bảng biểu MIDAS/Civil Kiểm tra ứng suất nội lực thông qua đồ thị Trong tốn thi cơng MSS, ứng suất cực đại xảy bước thi công đầu tiên, hệ kết cấu dầm giản đơn Bây giờ, kiểm tra ứng suất vị trí mặt cắt giai đoạn thi cơng MSS Bridge Wizard tự động tạo nhóm kết cấu_Structure Groups để kiểm tra ứng suất mặt cắt Phần Bridge Girder đại diện cho nhóm phần tử gắn liền với dầm Tất ứng suất điểm trên/dưới trái/phải kiểm tra thông qua lựa chọn Axial, Bending My Bending Mz Stage>CS01 Results / Bridge Girder Diagrams Load Cases/Combinations>Step List>First Step, User Step:1 (on) Load Cases/Combinations>CS: Summation Diagram Type>Stress ; X-Axis Type>Node  Bridge Girder Elem Group>Bridge Girder Components>Combined  Combined (Axial+Moment)>1 (-y,+z) Allowable Stress Line>Draw Allowable Stress Line (off) Generation Option>Current Stage-Step  Nếu bật kiểm tra chức Draw Allowable Stress Line ứng suất kéo/ nén cho phép xác định chúng mơ qua đồ thị ứng suất với nét đường chấm Hinh 33 Đồ thị ứng suất Giai đoạn thi công điểm mặt cắt 36 Construction Stage Analysis of MSS using the Wizard Một phần đồ thị ứng suất kiểm tra chi tiết cách đưa trỏ chuột vào phần đồ thị cần xem, kéo giữ chuột khoảng, sau quan sát phần phóng to đò thị Để chuyển trạng thái ban đầu, nhấn chuột phải nhấn chọn Zoom Out All đồ thị Drag Hình 34 Phóng đại đồ thị ứng suất 37 ADVANCED APPLICATIONS Kiểm tra ứng suất thay đổi qua bước thi công điểm biên thứ hai (vị trí i-th Element 11) sử dụng Stage/Step History Graph Kích hoạt Model View Mục Stage/Step History Graph hoạt động sử dụng kích hoạt Model View Model View Results /  Stage/Step History Graph Define Function>Beam Force/Stress Beam Force/Stress>Name (Top); Element No (12); Stress Point>I-Node; Components>Bend(+z) Combine Axial (on)  Define Function>Beam Force/Stress Beam Force/Stress>Name (Bot); Element No (12); Stress Point>I-Node; Components>Bend(-z) Combine Axial (on)  Mode>Multi Func ; Step Option>All Steps ; X-Axis>Stage/Step Check Function to Plot>Top (on); Bot (on) Load Cases/Combinations>Summation Graph Title>Stress History Hình 35 Đồ thị ứng suất thay đổi theo bước thi công 38 Construction Stage Analysis of MSS using the Wizard Context Menu xuất người dùng nhấn chuột phải hộp thoại Stage/Step History Graph Ứng suất thay đổi giai đoạn thi công lưu dạng file text sử dụng chức Save Graph As Text Save Graph As Text File Name>StressHistory.txt  Hình 36 Lưu trữ liệu ứng suất giai đoạn thi công dạng text file 39 ADVANCED APPLICATIONS Kiểm tra ứng suất thay đổi qua bước thi cơng điểm biên thứ hai (vị trí i-th Element 11) sử dụng Stage/Step History Graph Model View Results / Stage/Step History Graph Define Function>Beam Force/Stress Beam Force/Stress Name (Moment); Element No (12); Force Point>I-Node; Components>Moment-y  Mode>Multi LCase; Step Option>Last Step ; X-Axis>Stage/Step Check Load Cases to Plot Dead Load (on); Tendon Primary (on) Tendon Secondary (on); Creep Primary (on) Shrinkage Primary (on); Creep Secondary (on) Shrinkage Secondary (on); Summation (on) Defined Functions>Moment Graph Title>Moment Hình 37 Đồ thị nội lực phần tử thay đổi theo bước thi công 40 Construction Stage Analysis of MSS using the Wizard Kiểm tra ứng suất sử dụng Bảng biểu Kết phân tích thi cơng phân loại theo phần tử, tải trọng, giai đoạn thi công, vị trí phần tử,…sử dụng lệnh Records Activation Dialog Bây giờ, kiểm tra thay đổi ứng suất giai đoạn thi cơng vị trí đỉnh trụ định dạng bảng biểu Results / Results Table / Beam / Stress Node or Element>Element (12) Lựa chọn lúc tất bước thi công từ CS01 tới CS11bằng cách nhấn CS01 CS11 đòng thời giữ phím Shift Loadcase/Combinations>Summation (CS) (on) Stage/Step>CS01:001(first) ~ CS11:002(last) (on)  Part Number>Part i (on)  Hình 38 Bảng ứng suất bước thi công 41 ADVANCED APPLICATIONS Kiểm tra mát ứng suất Tiếp theo, kiểm tra thay đổi lực kéo theo tiến trình thi cơng Chúng ta xem lại cáp giai đoạn thi công hành thông qua hộp thoại Tendon Time-Dependent Loss Graph Để kiểm tra thay đổi lực kéo qua bước thi công, người dùng chọn loại cáp sau chọn mục Tendon TimeDependent Loss Graph Sự thay đổi lực kéo gây q trình thi cơng mơ qua dạng ảnh động người ùng nhấn nút Results / Tendon Time-dependent Loss Graph Tendon>Bot1 Hình 39 Biểu đồ ứng suất trước 42 Construction Stage Analysis of MSS using the Wizard Kiểm tra tọa độ cáp Trong phần mềm MIDAS/Civil, tọa độ cáp cho phần tư phần tử riêng lẻ liệt kê dạng bảng Results / Result Tables / Tendon / Tendon Coordinates Hình 40 Bảng tọa độ cáp 43 ADVANCED APPLICATIONS Kiểm tra độ giãn dài cáp Giá trị độ giãn dài cáp dự ứng lực minh họa bảng sau Results / Result Tables / Tendon / Tendon Elongation Hình 41 Giá trị độ giãn dài cáp dạng bảng 44 Construction Stage Analysis of MSS using the Wizard Kiểm tra nội lực kết cấu qua tổ hợp tải trọng Đối với kết cấu hoàn thiện, nên thực kiểm tra cường độ cực đại qua tổ hợp tải trọng kết câu gây tĩnh tải, hoạt tải, thay đổi nhiệt độ độ lún gối Tổ hợp tải trọng phân tích khác với loại tải trọng khai báo Construction Stage Load, định nghĩa giai đoạn sau thi công_PostCS kết hợp với kết phân tích trước Trong ví dụ này, chưa khai báo tổ hợp tải trọng thi công Do vậy, phải khai báo tổ hợp tải trọng cho tải trọng thi công kiểm tra nội lực kết cấu Đầu tiên, khai báo trường hợp tổ hợp tải trọng  Tổ hợp tải tọng khai báo/ chỉnh sửa/ xóa bỏ hai trạng thái PostCS Base Stage Stage>PostCS Results /  Combinations Name>Dead ; Active> Active ; Type>Add Load Case>Dead Load (CS ); Factor (1.3) Load Case>Tendon Secondary (CS) ; Factor (1.0) Load Case>Creep Secondary (CS) ; Factor (1.3) Load Case>Shrinkage Secondary (CS) ; Factor (1.3) Hình 42 Khai báo tổ hợp tải trọng 45 ADVANCED APPLICATIONS Kiểm tra mô men uốn gây tổ hợp tải trọng nhân hệ số Results / / Front View Load Cases/Combinations>CB: Dead Components>My Display Options>5 Points ; Line Fill (on) ; Scale (1.0) Type of Display>Contour (on) ; Legend (on)  Hình 43 Biểu đồ mơ men uốn 46 ... Construction Stage Analysis of MSS using the Wizard Trình tự thi cơng phương pháp MSS Trình tự thi cơng phương pháp MSS sau: Hình Trình tự thi cơng Trong phân tích thi cơng sử dụng MSS, trình tự thi cơng... APPLICATIONS Mơ hình kết cấu sử dụng mơ hình có sẵn _MSS Bridge Wizard Thực mơ hình MSS Bridge sử dụng tính mơ hình có sẵn MSS Bridge Wizard MSS Bridge Wizard bao gồm tab khai báo – Model, Section... 반력 계산ướt Rc Rc + MSS MSS 거더 반력과 굳지 않은 콘크리트의 자중에 반력을 재하 MSS tải Phản lực의한 tải trọng trọng bê tông ướt Hình Phản lực hoạt động Rear Cross Beam Construction Stage Analysis of MSS using the Wizard