Cau treo day vong midas phan 2

Thực hiện chức năng Suspension Bridge Data Control để tính toán các chiều dài không biến dạng cuối cùng, hình dạng hình học và ứng suất trong các phần tử 5.. phần mềm MidasCông cụ Suspen

Trang 1

phần mềm Midas

Phân tích trạng thái cân bằng ban đầu (Initial

Equilibrium State Analysis)

Trong khi phân tích trạng thái hoàn thiện của cầu treo dây võng, độ võng do tĩnh tải đã được xem xét đến và kết cấu đang đi đến trạng thái cân bằng Ở trạng thái cân bằng ban đầu này, không đơn giản khi thiết kế giả định tọa độ và lực căng của cáp, tốt hơn nên để chương trình tự tính toán xác định nhờ các

phương trình cân bằng có sẵn trong phần mềm (In the completed

state analysis of the suspension bridge, the deflections due to self-weight have already occurred, and the structure has come to an equilibrium state In this initial equilibrium state, the cable coordinates and tension forces are not simply assumed by the designer, but rather they are automatically determined by using equilibrium equations within the program)

Thực hiện phân tích trạng thái cân bằng ban đầu của kết cấu cầu treo dây võng theo các bước như sau:

1 Xây dựng mô hình kết cấu nhờ công cụ Suspension Bridge Wizard,

2 Hiệu chỉnh mô hình cho xác với thực tế,

3 Gán tĩnh tải và điều kiện biên,

Giáo viên phụ trách: Ts Phùng Mạnh Tiến Trang 1

Hình 10

Trang 2

4 Thực hiện chức năng Suspension Bridge Data Control để

tính toán các chiều dài không biến dạng cuối cùng, hình dạng hình học và ứng suất trong các phần tử

5 Thực hiện chức năng Initial Force for Geometric Stiffness của chương trình để tự động chuyển đổi lực căng trong cáp chủ và dây treo thành độ cứng hình học được tăng thêm

Xây dựng mô hình kết cấu nhờ công cụ Suspension Bridge Wizard

Công cụ Suspension Bridge Wizard sẽ tự động tạo mô hình phẳng 2D hay không gian 3D cho cầu treo dây võng, đồng thời tính chiều

dài không biến dạng của cáp chủ và dây treo (Suspension

Bridge Wizard automatically creates 2D or 3D suspension bridge models while it calculates the undeformed lengths of cables and hangers at the

same time) Với hỗ trợ của công cụ Suspension Bridge Wizard,

chương trình sẽ tự động tính toán toạ độ của cáp, lực căng ban đầu trong cáp chủ và dây treo, lực trong trụ tháp Trạng thái cân bằng ban đầu được xác định bằng cách nhập các kích thước cơ bản như độ võng của cáp chủ, khoảng cách dây treo

và tĩnh tải tác dụng vào mỗi dây treo (hình 12) (Using the

Suspension Bridge Wizard function, the coordinates of the cables and the initial tension forces within the cables and hangers and the forces in the pylons can be calculated automatically The initial equilibrium state is determined by inputting the basic dimensions of cable sag, hanger spacing and the self-weight applied to each hanger).

Độ võng của cáp

Tĩnh tải tác dụng lên mỗi dây treo

Hình 12

Trang 3

Công cụ Suspension Bridge Wizard được thực hiện theo một trong hai cách dưới đây (hình 13):

Cách 1: từ Menu chính

chọn Model >

Structure Wizard > Suspension Bridge

(From the Main Menu select Model > Structure Wizard > Suspension Bridge).

Cách 2: Chọn

Geometry > Struture Wizard > Suspension Bridge từ bảng Menu

của cây Menu (Select

Geometry > Structure Wizard > Suspension Bridge from the Menu tab of the Tree Menu)

Hình 13

Trang 4

Nhập các giá trị theo yêu cầu của giao diện trên hình 14

Giá trị trọng lượng riêng của

dầm được khai báo bằng “0”

trong bước khai báo tiết diện

cho dầm chủ, nên trong giai

đoạn này cần nhập giá trị

trọng lượng của dầm chủ

Nhấn nút Advanced… trên giao

diện ở hình 14 để xuất hiện

giao diện hình 15 Chọn Point

Load trong mục Load Type, nhập

Hình 14

Hình 15

Trang 5

giá trị 9@52.9375 tại dòng Left và giá trị 31@52.9375 tại dòng Center Sau đó nhấn nút lệnh OK

Như đã giải thích ở phần trên, kỹ sư thiết kế không thể tùy tiện xác định hình dạng hình học của cầu treo dây võng, đặc biệt các tọa độ của cáp Tốt hơn hãy Sự dụng công cụ Suspension bridge Wizard để chương trình tự động xác định hình dạng hình học và lực căng ban đầu theo phương trình đường dây xích sao cho thỏa mãn điều kiện cân bằng Như hình 14 và 15, toàn bộ tọa độ của cầu treo, kể cả tọa độ của cáp treo có thể được tự động xác định bằng cách nhập tọa độ trụ tháp, độ võng (B-C), độ dốc của dầm chủ, khoảng cách dây treo và

tĩnh tải tác dụng lên mỗi dây treo (As explained earlier, the

geometric shape of the suspension bridge, especially the cable coordinates cannot be arbitrarily determined by the designer It is better, Using the Suspension Bridge Wizard function, the geometric shape and initial tension forces will be determined by the catenary equation satisfying the equilibrium condition within the program As shown in Fig.

10, all coordinates of the suspension bridge, including the coordinates of the cables can be determined automatically by entering the coordinates of the pylons, sag (B-C), slope of deck, hanger spacing and self weight applied to the hangers)

Chọn mặt phằng thể hiện X-Z hay Y-Z, chọn Drawing và nhấn nút lệnh Update&Draw để thể hiện sơ đồ cầu treo vừa nhập Nếu thấy đúng, nhấn nút lệnh OK trên giao diện hình 14 để kết

thúc việc xây dựng mô hình nhờ công cụ Suspension Bridge

Hình 16

Trang 6

Wizard Mô hình cơ bản của cầu treo dây văng đã được xây

dựng với cáp chủ và dây treo thuộc dạng phần tử cáp, dầm chủ và trụ tháp được gán dạng phần tử thanh Nhấn chọn biểu tượng trên thanh biểu tượng để thể hiện mô hình dưới dạng hình phối cảnh (hình 16)

Hiệu chỉnh và hoàn thiện mô hình cho giống với thực tế

Trên cơ sở mô hình được tạo bằng công cụ wizard, tiến hành hiệu chỉnh và hoàn thiện mô hình nhờ một số tác nghiệp thêm như thêm phần tử, hiệu chỉnh hình dáng trụ tháp, gán

tải trọng và điều kiện biên (Based on the bridge model created from the

wizard, additional modeling operations such as adding girders, modifying the shape of pylon, and entering the load and boundary conditions are done)

Di chuyển các nút của mô hình (Translate nodes of the model): thực hiện một trong những cách như sau:

Cách 1: Từ menu chính hãy chọn Model > Nodes > Translate

(From the Main Menu select Model > Nodes > Translate).

Cách 2: Hãy chọn Geometry > Nodes > Translate ở bảng

Menu của cây menu

(Select Geometry > Nodes > Translate in the Menu tab of the Tree Menu).

Cách 3: Nhấp chuột tại biểu tượng (Click Translate Nodes

in the Icon Menu).

Cách 4: Dùng lệnh tắt [Ctrl]+[Alt]+3 (Shortcut key: [Ctrl]+[Alt]+3)

Trước tiên nhấp chuột vào biểu tượng để hiển thị số của các nút trên mô hình Nhấn chọn biểu tượng và dùng chuột tạo cửa sổ chọn khu vực quanh trụ tháp để phóng to mô hình Đối với ví dụ trong hướng dẫn, Trên màn hình sẽ xuất hình như hình 17 Nhấp chuột vào biểu tượng để tắt chức năng chọn cửa sổ phóng to mô hình

Để chuột tại vị trí nút số 258 chương trình sẽ thông báo tọa độ của nút số 258 là x=128.6, y=0, z=20.72 Tương tự như trên, chương trình sẽ thông báo tọa độ nút 260 là x=128.6, y=11, z=20.72 và tọa độ của nút 215 là x=128.6, y=5.5, z=23.22 Chính

vì sự chệnh lệch cao độ giữa các nút 258, 260 và 215 do đó cần di chuyển nút 258 và nút 260 một khoảng z=2.50 để các

Hình 17

Trang 7

nút 258, 260 và 215 có cùng cao độ từ đó chúng ta có thể tạo được dầm ngang cho trụ tháp ngay tại vị trí bản mặt cầu

Thực hiện gọi lệnh Translate theo một trong bốn cách nêu

trên, giao diện như hình 18 sẽ xuất hiện trên màn hình Trên giao

diện tại hình 18 chuyển chế độ Mode sang Move, chọn Equal

Distance và nhập giá trị 0,0,2.5 Nhấp chuột vào biểu tượng

sau đó dùng chuột nhấp chọn nút số 258 và 260 Nhấn

nút Apply trên giao diện, chương trình sẽ thực hiện việc di

chuyển nút 258 và 260 theo phương Z một đoạn 2.50m

Thực hiện lại các bước nêu trên để di chuyển nút 262 và

264 sao cho cùng cao độ với nút 247 để có thể tạo dầm ngang ngay tại vị trí dầm cho trụ tháp số 2

Trang 8

Xác định vị trí giằng ngang bằng cách chia phần tử trụ (Dividing Pylon to determined

locations of Pylon Transverse Beam) Thực hiện

lệnh Divide chia phần tử theo một trong

những cách sau:

Cách 1: Từ menu chính hãy chọn Model >

Elements > Divide

(From the Main Menu select Model > Elements >

Divide).

Cách 2: Hãy chọn Geometry > Elements

> Divide ở bảng Menu của cây menu

(Select Geometry > Elemets > Divide in the Menu tab of the Tree Menu).

Cách 3: Nhấp chuột tại biểu tượng

(Click Divide Elements in the Icon Menu).

Cách 4: Dùng phím lệnh tắt [Alt]+7 (Shortcut key: [Alt]+7)

Hình 18

Trang 9

Trước tiên nhấp chuột vào biểu tượng để hiển thị số của các phần tử trên mô hình Phóng to khu vực trụ tháp của mô hình

Thực hiện gọi lệnh Divide theo một trong bốn cách nêu

trên, giao diện như hình 19 sẽ xuất hiện trên màn hình Nhập dữ liệu cho giao diện trên hình 19 như sau:

 Nhấp chuột vào biểu tượng để có thể chọn các phần tử thanh cần chia Trong ví dụ, dùng chuột nhấp chọn phần tử thanh số 255 và 258 Hai phần tử được chọn sẽ đổi màu trên màn hình

 Chọn Frame tại mục Element Type để gán thuộc tính phần

tử thanh dầm cho các phần tử phát sinh,

 Chọn Unequal Distance để nhập các khoảng cách khác

nhau để chia phần tử thành các phân đoạn mới Ví dụ, nhập 1.25, 18.75 là vị trí của hai thanh giằng trụ tháp

 Nhấn nút Apply trên giao diện, chương trình sẽ thực hiện

việc chia phần tử thanh 255 và 258 thanh ba phần tử Màn hình sẽ xuất hiện như hình 20

Hình 19

Trang 10

Mô hình giằng trụ tháp (Pylon-Transverse beams Modelling).

Thực hiện lệnh Create Elements để tạo phần tử theo một trong

những cách sau:

Cách 1: Từ menu chính hãy chọn Model > Elements > Create

Elements

(From the Main Menu select Model > Elements > Create Elements).

Cách 2: Hãy chọn Geometry > Elements > Create ở bảng

(Select Geometry > Elemets > Create in the Menu tab of the Tree Menu).

Cách 3: Nhấp chuột tại biểu tượng (Click icon in the

Icon Menu).

Cách 4: Dùng phím lệnh tắt [Alt]+1 (Shortcut key: [Alt]+1)

Giao diện như hình 21 sẽ xuất hiện trên màn hình Nhập dữ liệu cho giao diện trên hình 21 như sau:

Hình 20

Trang 11

 Nhấp chuột tắt biểu tượng để không hiển thị số của phần tử thanh Nhấn chuột mở biểu tượng để hiển thị số của phần tử nút

 Chọn General beam/Tapered beam tại phần Element Type

để gán thuộc tính phần tử thanh dầm cho các phần tử mới,

 Trong phần Material chọn loại vật liệu cho phần tử mới.

Trong ví dụ chọn vật liệu cho giằng trụ cùng loại vật liệu

với trụ tháp do đó chọn vật liệu Pylon.

 Trong phần Section chọn loại tiết diện cho phần tử mới.

Trong ví dụ chọn tiết diện cho giằng trụ tháp là Pylon-Trans

 Chọn hướng cho tiết diện theo góc beta là “0” độ trong

phần Orientation Góc tạo giữa trục Z của hệ tọa độ

tổng thể và trục Z’ của hệ tọa độ địa phương

 Trong phần Intersection chọn chế độ mở cho Node và

Element để chương trình tự phát sinh phần tử tại các nút

có sẵn và tại vị trí giao cắt giữa các phần tử

 Nhấp chuột vào phần Nodal Connectivity Trên màn hình,

dùng chuột vẽ phần tử thanh nối nút 258 với 260, 267 với

269, 266 với 268 để tạo các kết cấu giằng ngang cho trụ

tháp

Trang 12

Sau khi hoàn thiện mô hình, sử dụng chức năng Suspension

Bridge Analysis Control trong phần Analysis để tính toán các

chiều dài không biến dạng cuối cùng, hình dạng hình học và

ứng suất trong các phần tử (Upon finishing modeling, the final undeformed

lengths, the geometric shape, and the internal member stresses are calculated using the

function in Analysis > Suspension Bridge Analysis Control)

Sử dụng chức năng Initial Force for Geometric Stiffness của

chương trình để tự động chuyển đổi lực căng trong cáp chủ và

dây treo thành độ cứng hình học được tăng thêm (The cable and

hanger tension forces determined by the Suspension Bridge Wizard are automatically converted into increased geometric stiffness using the Initial Force for Geometric Stiffness function within the program).

Xoá phần tử trên đỉnh trụ tháp (Remove the very top

pylon transverse beams) Thực hiện lệnh Delete để xoá phần

tử theo một trong những cách sau:

Cách 1: Từ menu chính hãy chọn Model > Elements > Delete

(From the Main Menu select Model > Elements > Delete).

Hình 18

Hình 21

Trang 13

Cách 2: Hãy chọn Geometry > Elements > Create ở bảng

(Select Geometry > Elemets > Delete in the Menu tab of the Tree Menu).

Cách 3: Nhấp chuột tại biểu tượng (Click Delete in the Icon Menu).

Cách 4: Chọn phần tử cần xoá, nhấn phím [Delete] đểà xoá (Press the key: Delete)

Sau khi thực hiện lệnh, trên màn hình xuất hiện giao diện

như hình 22 Chọn Picking trong phần Type Dùng chuột chọn phần

tử thanh cần xoá Trong ví dụ chọn phần tử thanh giằng trên đỉnh trụ tháp (thanh số 257)

Lặp lại trình tự di chuyển nút, chia phần tử, tạo phần tử và xoá phần tử như trình bày ở trên để hiệu chỉnh và hoàn thiện cho phần trụ tháp thứ hai (trụ tháp bên phải)

Hình 22

Trang 14

Xem mô hình (View model) Sau khi hoàn thiện mô hình, dùng

các chức năng phóng to thu nhỏ, rê hình ảnh, quay mô hình … để kiểm tra tính chính xác của mô hình

Nhóm lệnh với chức năng phóng to và thu nhỏ (Zoom command group): bao gồm một số lệnh với chức năng cụ thể

và cách gọi lệnh như sau:

 Lệnh Zoom Fit: Thể hiện toàn bộ mô hình trên màn hình

Thực hiện theo một trong ba cách như sau:

o Cách 1: Từ menu chính Main Menu chọn View > Zoom > Fit

(From the Main Menu select View > Zoom > Fit)

o Cách 2: Nhấn chọn biểu tượng (Click Zoom Fit in the Icon Menu)

o Cách 3: Dùng phím tắt [Ctrl]+ 0 (Use shortcut key [Ctrl]+ 0)

 Lệnh Zoom Window: Phóng to phần mô hình nằm trong hình

chữ nhật được xác định bằng cách nhấn phím trái của chuột và kéo rê theo đường chéo của hình chữ nhật Thực hiện theo một trong ba cách sau:

o Cách 1: Từ menu chính Main Menu chọn View > Zoom >

Window

(From the Main Menu select View > Zoom > Window)

o Cách 2: Nhấn biểu tượng (Click Zoom Window

in the Icon Menu)

o Cách 3: Dùng phím tắt [Ctrl]+ [Shift] + W (Use shortcut key [Ctrl]+ [Shift] + 0)

 Lệnh Zoom In: Phóng to phần mô hình trên màn hình hiện

hành

o Cách 1: Từ menu chính Main Menu chọn View > Zoom > In

(From the Main Menu select View > Zoom > In)

o Cách 2: Nhấn chọn biểu tượng (Click Zoom In in the Icon Menu)

o Cách 3: Dùng phím tắt [Ctrl]+ + (Use shortcut key [Ctrl]+ +)

 Lệnh Zoom Out: Thu nhỏ phần mô hình trên màn hình hiện

hành

o Cách 1: Từ menu chính Main Menu chọn View > Zoom > Out

(From the Main Menu select View > Zoom >

Out)

o Cách 2: Nhấn chọn biểu tượng (Click Zoom Out in the Icon Menu)

Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	1,16 MB