PHÂN TÍCH CÁC MÔ HÌNH TÍNH TOÁN CẦU DÂY VĂNG SỬ DỤNG PHẦN MỀM MIDAS

Phần mềm tích hợp hoàn chỉnh hỗ trợ thiết kế kết cấu cầu. Bằng sự kết hợp các tính năng phân tích kết cấu với các tính năng đặc biệt phân tích đặc biệt dành cho kỹ thuật cầu như phân tích theo giai đoạn thi công, phân tích động đất tĩnh và phân tích lịch sử thời gian phi tuyến, Midas Civil là công cụ thiết yếu để mô hình hoá, phân tích, thiết kế của các kỹ sư cầu. Midas Civil hỗ trợ phân tích và thiết kế cầu bê tông, bê tông dự ứng lực, cầu thép, cầu dây văng, cầu dây võng, cầu liền mố, v.v. Midas Civil đã được sử dụng rất rộng rãi ở khắp trên thế giới. Ở nước ta, midas Civil được sử dụng rộng rãi nhất trong lĩnh vực thiết kế cầu. Midas Civil đã được sử dụng để thiết kế rất nhiều công trình khác nhau như cầu Thuận Phước, Cầu Rạch Miễu, v.v.

Trang 2

Hiện nay ở n ớc ta nhiều thành phố lớn nh Hà Nội, Hải Phòng, TP Hồ Chí Minh đã và đang có những dự án xây dựng cầu dây xiên có qui mô lớn, ngoài ý nghĩa về mặt kinh tế, nó còn mang ý nghĩa nh một biểu t ợng

kiến trúc của thành phố (cầu Nhật Tân, Hà Nội ; cầu Thủ Thiêm, thành phố Hồ Chí Minh ; cầu Bính, Hải Phòng…).

Đối với cầu treo dây xiên, có nhiều ph ơng pháp phân tích kết cấu để từ đó đ a ra mô hình thích hợp nhất có kết quả phân tích ứng xử sát với thực tế.

Trong phạm vi đề tài này nhóm NCKHSV chỉ đ a ra một vài mô hình tính toán cầu xiên cơ bản, từ đó rút ra

những nhận xét khái quát từng loại mô hình, độ chính xác của các kết quả sau phân tích và việc áp dụng các mô hình đó trong những tr ơng hợp cụ thể.

Trang 3

Ch ¬ng 1 : Kh¸i qu¸t vÒ cÇu d©y xiªn

Ch ¬ng 2 : Mét sè d¹ng cÇu d©y xiªn ®ang ® îc ¸p

Ch ¬ng 3 : Tæng quan vÒ c¸c m« h×nh ph©n tÝch kÕt cÊu

Ch ¬ng 4 : Kh¸i qu¸t vÒ nguyªn lý ph©n tÝch kÕt cÊu

Ch ¬ng 5 : VÝ dô ph©n tÝch kÕt cÊu (cña nhãm NCKH)

KÕt luËn

Trang 4

Ch ¬ng 1

Kh¸iqu¸tvÒcÇud©yxiªn

Trang 5

CHƯƠNG 1 - KHÁI QUÁT VỀ CẦU DÂY XIÊN

1.1 Đặc điểm của cầu dây xiên-dầm cứng

- Đây là hệ thống kết cấu liên hợp gồm các dầm cứng bằng thép hoặc BTCT và các cáp thép đóng vai trò dây xiên (các dây văng) Các dây xiên được liên kết vào đỉnh trụ tháp có chiều cao khá lớn và tỏa ra treo vào một số điểm nào đó ở trên dầm cứng

- Cách cấu tạo như vậy làm cho hệ dầm cứng ngoài việc được tăng đỡ trên các gối cứng tại các vị trí trụ còn được nâng đỡ trên hệ thống gối đàn hồi tại vị trí liên kết các dây xiên Nhờ đó mà nội lực và độ võng do tĩnh tải và hoạt tải được giảm đi rất nhiều

Trang 6

1.2 Các sơ đồ cầu treo dây xiên - dầm cứng

1.2.1 Sơ đồ cầu dây xiên 2 nhịp

1.2.2 Sơ đồ cầu dây xiên 3 nhịp

Trang 7

1.2 Các sơ đồ cầu treo dây xiên - dầm cứng

1.2.3 Sơ đồ cầu dây xiên nhiều nhịp

Trang 8

1.3 Các dạng sơ đồ dây xiên

1.3.1 Sơ đồ đồng qui

1.3.2 Sơ đồ song song

Trang 9

1.3 Các dạng sơ đồ dây xiên

1.3.3 Sơ đồ dây nhài quạt

1.3.4 Sơ đồ bố trí dây phối hợp

Trang 10

Sơ đồ cầukích thước hình học và sự phân bố dây

Xác định sơ đồ kết cấu, Tính tĩnh tải phần I và lực điều chỉnh theo sơ đồ thi công Tính cầu dây xiên chịu tĩnh tải phần II và các ảnh hưởng thứ cấp

Tính điều chỉnh nội lực cầu dây xiên Tính cầu dây xiên chịu hoạt tải Tổng hợp nội lực theo các tổ hợp tải trọng, tính duyệt các bộ phận

Thay đổi Phân tích động cầu dây xiên

1.4 Tr×nh tù thiết kế cầu dây xiên

Trang 11

Ch ¬ng 2  métsècÇud©yxiªn®ang

¸pdông

Trang 12

CHƯƠNG 2 - MỘT SỐ DẠNG CẦU DÂY XIÊN ĐANG ÁP DỤNG

Cầu Mỹ Thuận

Trang 13

Cầu Bính

Trang 14

Cầu Dakrong

Trang 15

Cầu qua sông DEE (Mỹ)

Trang 16

Cầu đi bộ RINKAI (Nhật Bản)

Trang 17

Cầu Normandie (Pháp)

Trang 18

Cầu Vasco de Gama (Bồ Đào Nha)

Trang 19

Ch ¬ng 3

c¸cm«h×nhph©ntÝchkÕt

cÊuchÞut¶iträng

Trang 20

CHƯƠNG 3 - CÁC MÔ HÌNH PHÂN TÍCH KẾT CẤU

CHỊU TẢI TRỌNG

3.1 Giới thiệu chung

1- Kết cấu cầu là một hệ thống không gian phức tạp gồm nhiều bộ phận như dầm chủ, dầm ngang, bản mặt cầu… liên kết chặt chẽ với nhau và cùng tham gia chịu lực

2- Tải trọng tác dụng trên cầu sẽ truyền qua bản mặt cầu tới các dầm chủ và truyền qua gối tới các kết cấu mố trụ cầu (hình 3.1) Khi kết cấu nhịp chỉ có một dầm chủ thì toàn bộ tải trọng sẽ truyền lên dầm đó, khi trên mặt cắt ngang có hai hay nhiều dầm chủ, tải trọng sẽ phân bố cho các dầm chủ cùng tham gia chịu lực

Trang 21

Hình 3.1 Quĩ đạo truyền tải trọng cho các bộ phận kết cấu nhịp

3.1 Giới thiệu chung

Trang 22

3.2 Phân nhóm các phương án phân tích kết cấu chịu tác dụng của tải trọng

Trang 23

3.2.3 Nhóm thứ ba

Điển hình của các phương pháp thuộc nhóm này là:

Phương pháp bản có sườn trực giao.

Phương pháp bản chéo hoặc bản phẳng, không có sườn.

Phương pháp của tác giả U-lix-ki.

Trang 24

3.3 Mô hình hóa kết cấu nhịp cầu dây xiên.

3.3.1 Mô hình một dàn dây

Trang 25

3.3.2 Mô hình một hai dây

Trang 26

3.3.3 Mô hình cầu có mặt phẳng dàn dây nghiêng về phía

tim cầu

Trang 27

3.3.4 Mô hình phẳng

Trang 28

3.3.2 Mô hình không gian 2,5 chiều

Trang 29

Ch ơng 4

cácưmôưhìnhưđộngưlựcưhọc

ưdầmưchủ

Trang 30

- Thích hợp với dầm hộp kín có độ cứng xoắn vặn tự do lớn

CHƯƠNG 4 - CÁC MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC DẦM CHỦ

4.1 Mô hình dầm chủ kiểu xương cá

Trang 31

- Thường dùng cho mặt cắt dầm chủ nửa hở

4.2 Mô hình dầm chủ kiểu dầm đôi

Trang 32

- Thường dùng cho mặt cắt dầm chủ nửa hở, có độ cứng tự do

tương đối nhỏ : như mặt cắt kiểu bản có dầm bên đặc , hoặc dầm I

4.3 Mô hình dầm chủ kiểu dầm ba

Trang 33

- Về nguyên tắc trục tọa độ của mô hình động lực học dầm chủ đi qua tâm xoắn của mặt cắt

4.4 Trọng tâm và tâm xoắn mặt cắt dầm chủ

Trang 34

Khi xét độ cứng chống xoắn của dầm chủ khi xây dựng mô hình phải kể đến ảnh hưởng của liên kết ngang

Với cầu dây xiên có mặt cắt dạng hở vách mỏng, do độ

cứng chốngvặn xoắn tự do của chúng tương đối nhỏ, nên ảnh hưởng của liên kết ngang là tương đối lớn với độ cứng chống xoắn của dầm chủ khi mô hình hóa cầu

4.5 Nhận xét

Trang 35

Ch ¬ng 5

vÝdôph©ntÝchkÕtcÊu

Trang 37

CHƯƠNG 5 - vÝdô¸pdôngph©ntÝchkÕtcÊu

5.1 Ví dụ phân tích kết cấu cầu Đakrong

5.1.2 Sơ đồ phẳng

Trang 38

5.1 Ví dụ phân tích kết cấu cầu Đakrong

5.1.3 Sơ đồ không gian

Trang 39

Sơ đồ cầu 50m + 115m + 50m

Khổ cầu 16m, 4 làn xe, chiều dài khoang dầm là 12m

5.2 Ví dụ phân tích kết cấu cầu dây xiên 3 nhịp, hai mặt phẳng dây (Do nhóm sinh viên đưa ra)

5.2.1 Giới thiệu chung

Trang 40

5.2.2 Sơ đồ không gian dầm chủ kiểu đôi

Trang 41

5.2.3 Sơ đồ không gian dầm chủ kiểu ba

Trang 42

5.2.4 Sơ đồ phẳng

Trang 43

Tải trọng tính toán : Tổ hợp tải trọng : tĩnh tải (TT) + Hoạt tải (HL-93)

Để so sánh kết quả của các mô hình với nhau, ở đây đưa

ra một số mặt cắt tiêu biểu : Mặt cắt giữa nhịp chính, mặt cắt

giữa nhịp biên, mặt cắt chân tháp, và mặt cắt qua các dây văng trên cùng một mặt phẳng dây

5.3 So sánh và đánh giá các sơ đồ kết cấu qua kết quả tính

Trang 44

Bảng 5.1, a Bảng so sánh nội lực và chuyển vị giữa hai mô hình

Trang 45

Tiêu chí Phần tử Nút Mô tả Mô hình 2 dầm Mô hình 3 dầm 23 (%)

My

28-29 28 Giữa nhịp chính 9434,50 9031,40 4,27

29 9434,50 9031,40 4,27 7-8 7 Giữa nhịp

8 0.013005 0,01253 3,65 T1 0.000000 0.000000 0,00

Bảng 5.1, b Bảng so sánh nội lực và chuyển vị giữa hai mô hình

không gian kiểu 2 dầm và 3 dầm

Trang 46

Phần tử Mô hình phẳng Mô hinh 2 dầm p2 (%)

Trang 47

Phần tử Mô hinh 2 dầm Mô hình 3 dầm 23 (%)

Bảng 5.2,b Bảng so sánh lực căng trong dây giữa mô hình không gian

Trang 48

Nhận xét :

- Nhìn chung nội lực trong các phần tử của mô hình không gian nhỏ

hơn so với nội lực trong phần tử mô hình phẳng của nó Có thể lý giải

là do mô hình không gian được chi tiết hóa hơn so với mô hình phẳng,

có nghĩa là sự phân bố tải trọng được cụ thể hoá hơn

- Với mô hình không gian kiểu ba dầm, nó gần với kết cấu thực tế hơn, khi kết cấu thực càng được được chia nhỏ ra nhiều phần tử thì càng chính xác trong tính toán sau này Nên nội lực trong các phần tử của

mô hình không gian kiểu ba dầm nhỏ hơn so với của mô hình kiểu hai dầm.

- Sự thay đổi của nội lực tại các mặt cắt tương đối đồng đều (cùng

tăng hoặc cùng giảm).Ví dụ giữa mô hình không gian và mô hình

phẳng của nó, sự sai khác về lực căng dây là 5% - 10% , mô men uốn

là 10% - 13%

Trang 49

- Trong tính toán cầu dây xiên mô hình không gian có

mức độ chính xác hơn mô hình phẳng Tuy nhiên nội lực giữa mô hình không gian và mô hình phẳng chênh lệch nhau khoảng 10%, do vậy đối với thiết kế sơ bộ có thể

áp dụng sơ đồ phẳng cho tính toán và đối với thiết kế chi tiết nên áp dụng mô hình không gian

- Đối với cầu có dầm hộp kín, có thể dùng mô hình kiểu dầm đơn kiểu xương sống, đối với mặt cắt hở và mặt cắt nửa hở có hộp bên lắp ghép thì có thể dùng mô hình 3 dầm dọc

KẾT LUẬN

Trang 50

KIẾN NGHỊ

- Đối với mô hình kết cấu nói chung, các vấn đề như mô hình không gian dầm chủ dạng tấm vỏ, dạng khối cũng

như việc sử dụng vật liệu tuyến tính hay phi tuyến cũng

ảnh hưởng đáng kể đến kết quả phân tích, do vậy ngoài việc xem xét các mô hình kết cấu ra chúng ta còn phải xét đến các yếu tố trên

- Nếu có thể nên lấy kết quả đo thực tế của một cầu cụ thể

để so sánh với kết quả phân tích và đưa ra các đánh giá chi tiết hơn

Trang 51

Nhóm NCKHSV chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới

GS.TS Nguyễn Viết Trung Th.S Nguyễn Thị Tuyết Trinh

đã tận tình giúp chúng em hoàn thành nghiên cứu khoa học này.

Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	4,17 MB